深度解讀：3D打印技術在汽車產業的應用
隨著“工業4.0概念”的不斷拋出，3D打印作為該革命技術支持的核心之一，近年再次被推到市場的“火山口”，已經運用于多個行業。而身處制造業驕子地位的汽車及零部件制造則是3D打印技術重點推廣領域。
而3D打印在汽車產業目前的研發和應用狀況如何？目前最大的技術瓶頸是什么？未來將呈現何種形式？等問題也備受行業熱議和探討。針對此，3月11日晚，蓋世汽車網特組建“3D打印微課堂”（以微信為主體的專業群交流模式），邀請行業資深專家華曙高科董事長許小曙博士開堂授課、與此同時，廣汽、東風、上汽、福特、比亞迪、江鈴、長城等整車企業、大陸、采埃孚、德爾福等零部件供應商及上海增材制造協會、Stratasys、Autodesk等3D打印相關行業共343位人士針對3D打印技術發展問題在群內展開熱烈探討。會后我們將焦點內容梳理與補充，與業內共饗！
3D打印是什么？
在討論3D打印汽車之前，先普及下3D打印概念：3D打印是快速成型技術的一種，又稱增材制造技術，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。與普通打印機相比，3D打印機的“墨水”為原材料，通過若干層材料的堆疊達到立體效果。有許多人將這一過程比喻為搭積木，的確有幾分相似。
而提及3D打印，不免有人將其與號稱“當今機械加工和機械制造領域的經典之作”的CNC技術相比較，蓋世微課堂探討中，許小曙博士指出，這是兩種不同的技術，3D打印是增材制造，是用增加相應的材料來成型工件的。而CNC是減材制造，是用去除多余的材料來成型工件。這兩者也各有各的優勢，CNC的加工精度會高于3D打印，而3D打印能夠制造的零件的復雜程度要遠高于CNC。3D打印是傳統加工方式的一種重要補充，它的主要功能不是替代而是補充，因此，3D打印和CNC結合是一種非常好的形式。
3D打印技術優點在于可以為復雜結構金屬零部件免去開發開模環節，縮短新品開發周期，節省出更多的人力、財力和時間。此外，3D打印技術可使金屬零部件的力學性能和精度達到鍛造件的指標，保證汽車零部件對于精度和強度的要求。
3D打印不斷升級 然仍不適合大批量生產
看過007系列最新電影《大破天幕殺機Skyfall》的觀眾，一定會對其中那輛1960年的阿斯頓·馬丁DB5汽車被炸成碎片的情節唏噓不已。實際上，那部付之一炬的豪車就是由3D打印技術制作的。
事實上，3D打印并不是一個新概念，已經有近三十年的歷史，不過3D打印汽車的出現離我們并不遙遠。2013年上半年，一臺名為Urbee 2的小車誕生了，而其前身Urbee早在2010年就推出了，只不過當時由于各種問題只停留在了概念階段。Urbee 2包含了超過50個3D打印組件，但這相較傳統制造工藝顯得十分精簡。車輛除了底盤、動力系統和電子設備等，超過50%的部分都是由ABS塑料打印而來。 據悉，生產Urbee 2需要花費2500小時，換算一下就是沒日沒夜也需要超過100天才能打印這樣一輛車。
2014年，Local Motors公司推出了升級版的3D打印車Strati（斯特拉迪），此車的進步之處首先在于它的底盤部分也采用了3D打印技術制造，其次它的打印時間僅為44個小時。如果加上組裝時間，最新的數據表明只需要三天就能造出Strati。從超過100天到3天，效率的飛速提升預示著3D打印汽車的未來發展不可預估。
而就在日前，德國獨立汽車設計公司EDAG在2015年的日內瓦車展上帶來一款3D打印概念車LightCocoon，新車外殼每平方米僅重19克，是一張A4紙的四分之一。
盡管3D打印車在不斷的興起和升級，在蓋世微課堂中，許博士很實際的指出，“3D打印技術應用在汽車領域尚不是其強項，因汽車是一個大批量生產的產品，而3D打印目前更適合于個性化產品和小批量產品的生產。”
3D打印在汽車中的應用圖解
目前3D打印技術有七種基本類型，分別為材料熔融擠出FDM、粘合劑噴射3DP，材料微滴噴射、粉材平鋪融化、直接能量沉積LENS、薄材疊加LOM、光敏樹脂平鋪SLA。其中，FDM、粉材平鋪融化以及SLA已經使用在汽車工業制造上了。許博士表示，目前應用主要有五大方面：1、用于設計；2、結構復雜零件的直接制作；3、汽車上的輕量化結構零件的制作；4、定制專用的工件和檢測器具；5、整車模型的制作。
不過在此值得提出的是，3D打印設備的實際意義是幫你在設計或者產品制樣的過程中提高某個環節的效率，而不是完全代替整個流程。就像Urbee，3D打印機可以為它實現打印車身外殼、減重車身、個性化設計，但電機等關鍵零部件都還是來自于傳統制造業。與傳統企業制造汽車區別最大之處在于，3D打印汽車是先打印出單個的、一體式的車身，再將其他部件填充進去，而不是將車身各部分組裝到一起。
瓶頸：材料種類少 價格高
在微友問及3D打印在汽車應用中的主要瓶頸時，許博士表示，“目前可以用于3D打印材料的種類還是非常有限的，其中用選擇性激光燒結(SLS)可以打印的主流材料基本就是尼龍材料、玻璃微珠復合材料、直接金屬成型材料與間接金屬成型材料等。然這些跟汽車上實際使用的材料種類相比還是有很大差距的。”
不過，值得欣慰的是，今年2月28日，工業和信息化部、國家發展改革委、財政部研究制定的《國家增材制造產業發展推進計劃（2015－2016年）》提出要將3D打印與汽車、航空航天、生物醫療等重要細分領域分門別類地進行跨行業聯合，突破一批增材制造專用材料。到2016年，實現鈦合金、高強鋼、部分耐高溫高強度工程塑料等專用材料的自主生產，滿足行業發展需求。這對于3D打印材料的發展無疑是一劑強心針。
除種類少外，3D打印在材料方面的另一道障礙則是成本，對此，許博士解釋道，“材料成本是一個相對的概念，在批量非常小的情況下，模具的成本攤在單件產品上的比較多，這樣它的單件產品就會比較貴，但如果用3D打印的方式就不存在這個問題，所以單件或者小批量的產品用3D打印它的成本是相對來講低廉的。而像年產幾十萬輛汽車的這種批量，如果用3D打印的方式目前來看成本是不合算的。”
總結：
對于3D打印未來發展趨勢，許博士表示，個性化定制是3D打印未來最適合的領域。而其發展中，材料將會呈現多樣化，其次打印機將呈現系列化，從尺寸與溫度上形成系列。
總體而言，3D打印因材料、成本等各方面的限制，在汽車產業的應用由夢想照進現實還有較長一段路要走，然“智能化”盛行且一切皆有可能的今天，沒準這“夢想”就實現了呢！保持期待吧！
(責任編輯：admin)
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