隨著“工業(yè)4.0”概念的不斷發(fā)布，3D打印作為革命的核心技術支撐之一，近年來又一次推向市場，并在許多行業(yè)得到應用。汽車零部件制造是三維打印技術的關鍵推廣領域，處于制造業(yè)的重要地位。那么，目前3D打印技術在汽車工業(yè)中的研究和應用呢?目前最大的技術瓶頸是什么?未來將采取什么形式?這類問題也受到業(yè)界的熱烈討論。

3D打印是什么?

在討論3D打印車之前，推廣了3D打印的概念：3D打印是一種快速原型技術，也稱為材料添加制造技術，該技術基于數(shù)字模型文件，并使用諸如粉末金屬或塑料之類的粘合材料來逐層構造對象層。與普通打印機相比，3D打印機的“墨水”是原材料，它通過堆疊幾層材料來實現(xiàn)三維效果。許多人把這個過程比作構建塊，它們有點相似。

深度解讀：3D打印技術在汽車產業(yè)的應用

在3D打印方面，難免會有人將其與數(shù)控技術進行比較，數(shù)控技術被譽為“當今機械加工制造領域的經典工作”。在葛世偉的課堂討論中，徐曉舒博士指出這兩種技術是不同的。三維打印是一種附加的材料制造，用于增加相應的材料來塑造工件。數(shù)控是一種材料減縮制造，是去除多余的材料形成工件。他們都有各自的優(yōu)勢。數(shù)控系統(tǒng)的加工精度高于三維打印，三維打印可制造零件的復雜度遠高于數(shù)控系統(tǒng)。三維打印是傳統(tǒng)處理方法的重要補充。它的主要功能不是替代而是補充，所以三維打印和數(shù)控結合是一種很好的形式。

3D打印技術的優(yōu)勢在于，通過消除開放式模具連接的發(fā)展，縮短新產品的開發(fā)周期，可以為復雜結構金屬零件節(jié)省更多的人力、財力和時間。此外，三維打印技術可以使金屬零件的力學性能和精度達到鍛件的指標，保證汽車零部件的精度和強度要求。

3D打印繼續(xù)升級，但仍不適合批量生產

觀看過007系列的最新電影SkyFall的觀眾肯定會對1960年阿斯頓馬丁DB5汽車被炸成碎片的事實感到不滿。事實上，燒毀的豪華車是由3D打印技術制造的。

事實上，3D打印不是一個新概念，已經近三十年了，但是3D打印車的出現(xiàn)并不遠離我們。2013年上半年，一輛名為Urbee2的汽車誕生，其前身Urbee最早于2010年推出。然而，當時由于種種問題，它只是處于概念階段。URBEE 2包含50多個3D打印組件，但這比傳統(tǒng)的制造過程更簡單。除了底盤、動力系統(tǒng)和電子設備外，超過50%的車輛都是用ABS塑料印制的。URBEE2花了2500個小時，這意味著花了100天時間才能打印出這樣的車日和夜晚。

2014年，當?shù)仄嚬就瞥隽薙trati(Strady)3D打印車的升級版。這款車的第一個改進是它的底盤也采用了三維打印技術，隨后它的打印時間僅為44小時。隨著裝配時間的增加，最新數(shù)據(jù)表明Strati只需三天就可以完成。從100多天到3天，效率的快速提高表明3D打印車的未來發(fā)展是不可預測的。

2014年，當?shù)仄嚬就瞥隽松壈娴?D打印車Strati(Strati)，它取得了進展，首先是它的底盤也是利用3D打印技術制造的，其次，它只用了44個小時就能打印出來。隨著裝配時間的增加，最新數(shù)據(jù)表明Strati只需三天就可以完成。從100多天到3天，效率的快速提高表明3D打印車的未來發(fā)展是不可預測的。

最近，德國獨立汽車設計公司Edag在內瓦車展上推出了一款3D打印概念車LightCocon。這輛新車的外殼只有每平方米19克重，相當于一張A4紙的四分之一。

就在不久前，獨立的德國汽車設計公司EDAG在日內瓦車展上推出了一款3D打印概念車LightCoogo，其重量僅為每平方米19克，即A4紙的1/4。

目前，3D打印技術主要有以下7種基本類型：材料熔融擠出有限差分(FDM)、粘合噴涂3DP、材料液滴噴涂、粉末貼片熔煉、直接能量沉積透鏡、薄材料疊加LOM、光敏樹脂貼片SLA。其中，F(xiàn)DM、粉末熔化和SLA已在汽車工業(yè)中得到應用。徐博士說，目前有五個主要的應用領域：1、設計;2、復雜結構件的直接制造;3、汽車輕量化結構件的制造;4、定制的工件和測試儀器;5、車型的制造。

然而，值得一提的是，3D打印設備的實際意義在于幫助您提高設計或產品樣品制備過程中某些環(huán)節(jié)的效率，而不是完全取代整個過程。就像烏爾比一樣，3D打印機可以打印車身外殼、減肥體、個性化設計，但電機等關鍵部件仍來自于傳統(tǒng)的制造業(yè)。與傳統(tǒng)汽車制造業(yè)最大的區(qū)別在于，3D打印汽車首先打印出一個完整的車身，然后填充其他零件，而不是將車身的所有零件組裝在一起。

深釋：三維印刷技術在汽車工業(yè)中的應用

然而，值得一提的是，3D打印設備的實際意義在于幫助您提高設計或產品樣品制備過程中某些環(huán)節(jié)的效率，而不是完全取代整個過程。就像烏爾比一樣，3D打印機可以打印車身外殼、減肥體、個性化設計，但電機等關鍵部件仍來自于傳統(tǒng)的制造業(yè)。與傳統(tǒng)汽車制造業(yè)最大的區(qū)別在于，3D打印汽車首先打印出一個完整的車身，然后填充其他零件，而不是將車身的所有零件組裝在一起。

瓶頸：材料種類少 價格高

當被問及3D打印在汽車應用中的主要瓶頸時，徐博士說：“目前，用于3D打印的3D打印材料種類非常有限，其中采用選擇性激光燒結(SLS)印刷的主流材料是尼龍、玻璃珠復合材料、直接金屬成型材料和間接金屬成型材料。然而，這些材料與實際用于汽車的材料仍有很大的差距?！?/p>

除了小品種外，材料3D打印的另一個障礙是成本。為此，徐博士解釋道，“材料成本是一個相對的概念。在非常小的批次中，模具的成本分散在單個產品上，因此它的單個產品將更昂貴，但是如果它是以3D打印的，這個問題在模型中不存在，所以以3D打印單個或小批次的產品相對便宜。像每年數(shù)十萬輛汽車這樣的批量生產，暫時使用3D打印是不符合成本效益的?！?/p>

總結：

針對未來3D打印的發(fā)展趨勢，個性化定制是未來3D打印最適合的領域。在其發(fā)展過程中，材料將多樣化，然后打印機將被串行化，并從大小和溫度形成一個系列。一般來說，由于3D打印的材料、成本等方面的限制，3D打印在汽車工業(yè)中的應用還有很長的路要走，從夢想到現(xiàn)實還有很長的路要走，但在“智能”盛行、一切皆有可能的今天，這個“夢想”也許會實現(xiàn)!繼續(xù)期待!