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3D打印汽車:是噱頭還是技術革命?

來源:peek板材供應商-恒鑫實業    作者:PEEK板材加工
3D打印汽車:是噱頭還是技術革命?,peek板材供應商恒鑫實業

最近兩年,3D打印技術成為一時熱門,從3D打印食品,到3D打印衣服,再到3D打印的汽車、飛機、火箭層出不窮。在汽車行業,美國的設計公司KOR Ecologic、數字制造商RedEyeOn Demand以及3D打印制造商Stratsys合作完成了第一款用3D打印制造的高燃油效率混合動力車Urbee 2。

世界上第一款采用3D打印零部件制造的電動汽車“Strati”更是在44小時內就打印完成。

那么,未來我們開的汽車會是3D打印機打印出來的嗎?3D打印技術會如何影響汽車制造業呢?

什么是3D打印?

普通打印機用一個一個小點的點陣拼成圖案,這些小點顏色不同,位置不同,這些點集合起來最后就構成了畫面。

而3D打印機,則在普通打印機的原理上多了一步。它先是用類似普通打印機的原理,打出來一個個平面。然后把這些平面一層層累積起來,就構成了立體的物體。

就像小孩玩的樂高玩具,要用樂高玩具拼出一個圓柱體,那么就先拼成一個小圓餅,然后若干個小圓餅重疊起來就是一個圓柱體。3D打印也是類似的原理。一個個小點打出一個平面,若干個平面重疊起來組成一個物體。這就是3D打印的原理。

3D打印的優勢和弱點

在現代工業條件下,我們加工一個零件也好,做一個模型也好,都需要一個先制造一個模具。但制造這個模具的成本很高,不到一定的批量就不值得。或者是用數控機床直接在毛胚料上加工,但是這個方法會浪費掉很多毛胚材料,而且很慢很貴,加工費用以小時計算。

另外,這兩者對于造型特別復雜、精度要求高的零件,加工都會非常困難,加工所需時間也會非常長。

而3D打印是一層層積累起來,無論造型多復雜的零件,對于3D打印來說,也是一層層平面,打印難度沒有任何區別。

這就如同我們用筆畫一個肖像很難,但是打印機一個個點來打印照片,幾秒就可以完成,而且效果非常出色,因為對打印機來說,打印復雜的照片和打一個純色塊原理是一樣的。

因此,對3D打印機來說,造型復雜的物體和最簡單的立方體、圓柱體是一樣的,而且材料更節省。可以方便快捷并精確地制造造型復雜的物體,這就是3D打印的最大優勢。

然而,如同打印的成本要高于印刷的成本一樣,對于大批量制造的產品而言,3D打印的成本要遠遠高于模具沖壓、澆鑄、注塑批量生產的成本。

理論上,可以通過3D打印的方式,制造一輛汽車的外殼,但是這種方式制造出來的汽車價格高的離譜,根本沒有競爭力。

此外,3D打印的材料也有很多限制。3D打印所用的能夠快速成型的粉末金屬、塑料、陶瓷、砂子顆粒等材料 ,在成型之后,其性能是有限的。強度、硬度、抗腐蝕、抗沖擊這些指標未必能達到實用性的要求。做模型做個樣子可以,真正應用到產品上,要經受住使用環境的嚴酷考驗則不那么容易。

3D打印技術的這些缺陷限制了3D打印技術的應用范圍。

3D打印技術對汽車行業的影響

雖然3D打印汽車已經逐漸興起,但仍舊存在著許多亟待解決的問題。首先,相較傳統汽車制造業而言,生產周期和產能還是較低,很難大規模量產。此外,由于需要考慮到安全性等因素,原材料品質與成本因素很難平衡,導致單車生產成本過高也制約著現階段3D汽車的商業化。

不過就現階段而言,3D打印在汽車領域也已經有了很好的應用。除了整車3D打印技術外,已經有兩個領域開始了應用階段:

設計領域,由于3D打印的快速成型特性,汽車廠商可以應用于汽車外形設計的研發。相較傳統的手工制作油泥模型,3D打印能更精確的將3D設計圖轉換成實物,而且時間更短,提高汽車設計層面的生產效率。目前許多廠商已經在設計方面開始利用3D打印技術,比如不久前我們曾經參觀的奔馳設計中心。

零部件領域,3D打印技術還能快速的生產造型復雜的產品,而汽車零部件正是。在傳統汽車制造領域,汽車零部件的開發往往需要長時間的研發、測試。

從研發到測試階段還需要制作零件模具,不僅時間長,而且成本高。當存在問題時,修正零件也需要同樣漫長的周期。而3D打印技術則能快速制作造型復雜的零部件,當測試出現問題時,修改3D文件重新打印即可再次測試。可以說,3D打印技術讓未來零部件的開發成本更低,效率更高。

3D打印整車很難在近期改變我們的生活,但3D打印在以上兩個領域將在短時間內讓消費者從中受益。研發階段成本的降低、效率的提高將為消費者帶來更高品質的汽車產品,同時價格也將更實惠。

未來在汽車領域的發展道路

相信很長一段時間,未來3D打印汽車就像我們之前提到了“攢電腦”這個概念,“機箱”也就是整體外觀造型,能提供不同樣式以供消費者彰顯個性;至于“主板”、“內存”這些內部部件,則提供不同樣式的3D打印產品供選裝;動力總成等核心部件,則可采購傳統制造商的產品。雖然短時間內3D打印很難在成本方面有大的突破,但相信“定制化”的產品概念還是能吸引不少消費者的買單,另辟蹊徑的生產模式或許讓3D打印汽車的商業化并不遙遠。

當然,真正實現定制化生產并將其商業化,3D打印汽車還有不少路要走。首先要設計好不同部件的兼容性,消費者選擇選裝件時也能快速完成拼裝;另外,之前我們提到的安全性,不光是碰撞安全,還要兼顧個性化外觀可能對行人的傷害等等;最后要考慮的就是法律因素了,繁雜的樣式對于合法上路提出了嚴峻的挑戰。

未來終級解決方案則是100%3D打印。當汽車能100%實現3D打印時,才是3D打印汽車的終極階段。當然,像發動機、電子設備這些部件等短時間內采用3D打印技術的可能性不大,拋開成本因素,材料能耐受的工作溫度及強度也需要檢驗。不過隨著科技的發展,核心部件的打印未必就不能實現,未來3D打印或許真的能成為私人造車機器。到那時,完成一輛屬于自己的車,或許就像組裝一個汽車模型一樣簡單。

由此,我們可以看出,3D打印技術的發展的確為汽車生產的發展帶來了積極的影響。但說3D打印將帶來汽車業的變革還為時尚早。受到成本、材料、等方面的制約,3D打印技術從目前到很長一段時間內,應用的范圍都將朝著我們所說的小規模定制化發展。至于3D打印在汽車領域的大規模商業化,或許需要很長時間才能到來。

peek板供應商新恒鑫實業綜合網絡整理

責任編輯:Kris

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