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3D打印技术对汽车产业的影响
〖 2015-06-10 | 点击  〗
        随着“工业4.0概念”的不断抛出,3D打印作为革命技术支持的核心之一,而身处制造业重要地位的汽车及零部件制造则是3D打印技术重点推广领域。
3D打印是快速成型技术的一种,又称增材制造技术,是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。与普通打印机相比,3D打印机的“墨水”为原材料,通过若干层材料的堆叠达到立体效果。目前,3D打印技术有七种基本类型,分别为材料熔融挤出FDM、粘合剂喷射3DP,材料微滴喷射、粉材平铺融化、直接能量沉积LENS、薄材叠加LOM、光敏树脂平铺SLA。其中,FDM、粉材平铺融化以及SLA已经使用在汽车工业制造上了。目前应用主要有五大方面:1、用于设计;2、结构复杂零件的直接制作;3、汽车上的轻量化结构零件的制作;4、定制专用的工件和检测器具;5、整车模型的制作。
        2013年上半年,一台名为Urbee 2的小车诞生,Urbee 2包含了超过50个3D打印组件,但这相较传统制造工艺显得十分精简。车辆除了底盘、动力系统和电子设备等,超过50%的部分都是由ABS塑料打印而来。 据悉,生产Urbee 2需要花费2500小时,换算一下就是没日没夜也需要超过100天才能打印这样一辆车;2014年,Local Motors公司推出了升级版的3D打印车Strati(斯特拉迪),此车的进步之处首先在于它的底盘部分也采用了3D打印技术制造,其次它的打印时间仅为44个小时。如果加上组装时间,最新的数据表明只需要三天就能造出Strati。从超过100天到3天,效率的飞速提升预示着3D打印汽车的未来发展不可预估;而就在日前,德国独立汽车设计公司EDAG在2015年的日内瓦车展上带来一款3D打印概念车LightCocoon,新车外壳每平方米仅重19克,是一张A4纸的四分之一。
        虽然3D打印汽车已经逐渐兴起,但仍旧存在着许多亟待解决的问题。首先,相较传统汽车制造业而言,生产周期和产能还是较低,很难大规模量产。此外,由于需要考虑到安全性等因素,原材料品质与成本因素很难平衡,导致单车生产成本过高也制约着现阶段3D汽车的商业化。与此同时,2月28日,工业和信息化部、国家发展改革委、财政部研究制定的《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》(简称“《计划》”)对外发布。《计划》提出2016年,初步建立较为完善的增材制造(又称“3D打印”)产业体系,产业销售收入实现快速增长,年均增长速度达30%以上,整体技术水平与国际同步。这对于3D打印材料的发展无疑是一剂强心针。
          随着3D打印技术的深入,目前已有上汽、大众等部分整车企业联合零部件企业制作汽车内外饰件的3D产品。这说明制造商们已经开始接受3D打印技术。而随着3D打印零部件材料种类显著增加,意味着零部件制造成本或在三到五年内大幅下降。未来,整车以及零部件领域对3D打印技术需求是非常大的,或许会有更多的3D 打印零部件实现产业化。
        现阶段而言,3D打印在汽车领域也已有了较好的应用。除了整车3D打印技术外,已经有两个领域开始了应用阶段:一、设计领域,由于3D打印的快速成型特性,汽车厂商可以应用于汽车外形设计的研发。相较传统的手工制作油泥模型,3D打印能更精确的将3D设计图转换成实物,而且时间更短,提高汽车设计层面的生产效率。目前许多厂商已经在设计方面开始利用3D打印技术;二、零部件领域,3D打印技术还能快速的生产造型复杂的产品,而汽车零部件正是。在传统汽车制造领域,汽车零部件的开发往往需要长时间的研发、测试。从研发到测试阶段还需要制作零件模具,不仅时间长,而且成本高。当存在问题时,修正零件也需要同样漫长的周期。而3D打印技术则能快速制作造型复杂的零部件,当测试出现问题时,修改3D文件重新打印即可再次测试。可以说,3D打印技术让未来零部件的开发成本更低,效率更高。
        3D打印技术的发展的确为汽车生产的发展带来了积极的影响。但说3D打印将带来汽车业的变革还为时尚早。受到成本、材料、等方面的制约,3D打印技术从目前到很长一段时间内,应用的范围都将朝着我们所说的小规模定制化发展。至于3D打印在汽车领域的大规模商业化,或许需要很长时间才能到来。
        在内燃机电机电器行业,3D打印技术已经在几年前就开始应用于新产品的早期开发,主要用于产品外形设计,提高了新产品开发准确性,缩短了开发周期,节省产品开发费用。
 
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