如今，汽車(chē)是我們生活中不可或缺的一部分，在享受其給我們帶來(lái)的各種便利時(shí)，有沒(méi)有思考過(guò)，當(dāng)3D打印走進(jìn)汽車(chē)車(chē)間，兩者會(huì)碰撞出什么樣的火花呢？

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長(zhǎng)期以來(lái)，作為快速成型的工具，汽車(chē)行業(yè)引領(lǐng)高端3D打印機(jī)和材料銷(xiāo)售。通過(guò)削減設(shè)計(jì)成本和時(shí)段，3D打印對(duì)汽車(chē)設(shè)計(jì)做出了重大貢獻(xiàn)。

汽車(chē)工業(yè)處于不斷變化之中。汽油價(jià)格的大幅波動(dòng)，以及環(huán)境和政治方面的壓力，都對(duì)該行業(yè)保持耗油的運(yùn)動(dòng)型多用途車(chē)與輕型電動(dòng)汽車(chē)之間的經(jīng)濟(jì)平衡性構(gòu)成了挑戰(zhàn)。共享出行和股權(quán)商業(yè)模式發(fā)展加快，技術(shù)飛躍已經(jīng)將自動(dòng)駕駛汽車(chē)納入正規(guī)，改變了我們對(duì)汽車(chē)的看法。汽車(chē)制造商必須適應(yīng)這種變化，同時(shí)也要盡量降低生產(chǎn)成本。

 

向大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)型

近年來(lái)，3D打印的技術(shù)主張已經(jīng)從傳統(tǒng)的快速成型技術(shù)大幅擴(kuò)展到生產(chǎn)系列生產(chǎn)部件。汽車(chē)公司開(kāi)始創(chuàng)作定制的工具，以提高工廠車(chē)間的生產(chǎn)效率。定制工具成為3D打印在當(dāng)今汽車(chē)領(lǐng)域重要的新興應(yīng)用之一。

 

例如，沃爾沃卡車(chē)公司已經(jīng)采用FDM 3D打印技術(shù)，為生產(chǎn)線設(shè)計(jì)了耐用而輕便的夾鉗、夾具、支架和工具架。代替了金屬工具的3D印刷定制工具，能夠直接應(yīng)用于工廠車(chē)間，3D打印工具的成本可以低至1歐元/立方厘米 — 而利用金屬制作同一個(gè)部件的成本為100歐元/立方厘米。至關(guān)重要的是，沃爾沃卡車(chē)公司將傳統(tǒng)金屬所制工具的設(shè)計(jì)和制造時(shí)間從36天縮短到僅僅兩天。

 

制作輕型作品

3D打印的材料開(kāi)發(fā)是一個(gè)持續(xù)不斷的過(guò)程，工程師們致力于提高燃料曝露的耐化學(xué)性，并優(yōu)化韌性、延展性和剛性等，以達(dá)到良好的耐久性。引進(jìn)新材料，例如碳纖維加固材料，使新型應(yīng)用成為可能。如3D打印中的此類(lèi)復(fù)合材料具備了金屬?gòu)?qiáng)度，以及塑料輕質(zhì)感。

汽車(chē)市場(chǎng)的司機(jī)處境艱難，他們對(duì)燃油效率的需求不會(huì)消失。無(wú)論是由于更高的燃油里程或更長(zhǎng)的電池壽命，輕型汽車(chē)需要更少的能源。3D打印不僅可以為我們提供輕質(zhì)部件，還通過(guò)復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)優(yōu)化了性能-重量比，這是其他技術(shù)無(wú)法做到的。

 

分散生產(chǎn)

另一種減少環(huán)境影響和降低生產(chǎn)成本的方法是分散生產(chǎn)。3D打印便可以做到這一點(diǎn)，同時(shí)保持集中協(xié)調(diào)。

如今，如果制造商打算在兩個(gè)地點(diǎn)生產(chǎn)同一輛汽車(chē)，那么在每個(gè)地點(diǎn)所生產(chǎn)的汽車(chē)的設(shè)計(jì)和部件基本上一致，但加工和生產(chǎn)過(guò)程往往是不同的。這對(duì)制造商來(lái)說(shuō)是一種風(fēng)險(xiǎn)，但目前已被接受。同時(shí)這一過(guò)程十分低效，因?yàn)閮蓚€(gè)獨(dú)立的工具提供商可以為同一個(gè)裝配夾具提供不同的設(shè)計(jì)。具備數(shù)字化集中和物理化分散的能力，可以創(chuàng)建有效的夾具，然后通過(guò)CAD文件將其分發(fā)到全世界。在不存在本地化低效風(fēng)險(xiǎn)的情況下，制造商從分散的供應(yīng)鏈中獲益。

 

快速定制

截然相反，豪華汽車(chē)和摩托車(chē)經(jīng)常需要定制部件。這些部件由于產(chǎn)量低而價(jià)格昂貴，并且完全是定制的。能夠在不使用硬質(zhì)模具的情況下打印出定制的部件，以減少投資并加快生產(chǎn)速度 — 這對(duì)賽車(chē)工程師來(lái)說(shuō)是絕對(duì)必要的。

Formula 1 團(tuán)隊(duì)McLaren強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。在上屆Grand Prix賽季期間，McLaren利用3D打印技術(shù)，用了不到兩周的時(shí)間制造了全新的賽車(chē)翼，并使用3D打印模具來(lái)制造機(jī)翼的形狀。同樣地，在IndyCar和NASCAR運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中，Penske團(tuán)隊(duì)利用增材制造，打印母模和直接模具，這使得生產(chǎn)時(shí)間減少了大約70%。

蘭博基尼還利用3D打印技術(shù)制造出了高強(qiáng)度的生產(chǎn)部件，這些部件的硬度足以承受高速賽車(chē)的沖擊，并且在時(shí)間緊迫的情況下制造出了復(fù)雜的幾何形狀。蘭博基尼技術(shù)部門(mén)已經(jīng)證明了3D打印在印刷生產(chǎn)零件方面的價(jià)值，并利用該技術(shù)制作了比例模型和先進(jìn)的功能原型部件，用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

 

下一步目標(biāo)是什么呢？

從歷史上看，定制部件幾乎專(zhuān)門(mén)僅限于豪華汽車(chē)和賽車(chē)，但在過(guò)去10年里，特別版和限量版汽車(chē)變得越來(lái)越普遍。雖然大規(guī)模生產(chǎn)效率仍然推動(dòng)著這些車(chē)輛上的大多數(shù)通用組件，但由于3D打印，這些特定生產(chǎn)車(chē)輛的樣式、個(gè)性化和獨(dú)到之處變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

未來(lái)的汽車(chē)會(huì)是什么樣子？樣式一定是無(wú)窮無(wú)盡的，我們將會(huì)看到各種各樣的功能汽車(chē)配置各種內(nèi)部服務(wù)。更多的靈活性和更多的選擇意味著大規(guī)模定制而不是大規(guī)模生產(chǎn)。這顯然適合于3D打印。