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 3D 打印技術(shù)又稱為“快速成形技術(shù)”或“增材制造技術(shù)”，誕生于20 世紀(jì)80 年代末。主要是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，將計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出來的圖形數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D 打印設(shè)備，打印機(jī)內(nèi)裝有粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過電腦控制將材料疊層添加構(gòu)造三維物體，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物的數(shù)字化、智能化增材制造技術(shù)。

3D 打印技術(shù)需得到重視

前不久，一場(chǎng)別開生面的3D 打印技術(shù)展在英國(guó)倫敦舉行。展覽向人們展示了各種利用3D 打印技術(shù)打造的前沿產(chǎn)品，展現(xiàn)了這一創(chuàng)新技術(shù)在汽車、醫(yī)療、影視等諸多領(lǐng)域的無限潛力。

從國(guó)際層面看，3D 打印已從一個(gè)流行的概念變成了一個(gè)新興行業(yè)。美國(guó)總統(tǒng)巴拉克奧巴馬在國(guó)情咨文中提到這項(xiàng)新技術(shù)，并希望3D 打印成為令美國(guó)制造業(yè)重新煥發(fā)出活力的重要推動(dòng)力。2010 年年初，世界首款3D 打印汽車Urbee 在美國(guó)面世，它是一款混合動(dòng)力汽車，絕大多數(shù)零部件來自3D 打印，耗時(shí)2500 小時(shí)。據(jù)這款車的制造者介紹，將量產(chǎn)這款轎車，并透露該車成本為5 萬(wàn)美元。

Urbee

Urbee 的造型很奇特，它只有3 個(gè)車輪。這種平扁的造型使其風(fēng)阻系數(shù)達(dá)到了0.15，這在汽車工業(yè)設(shè)計(jì)中是個(gè)非常出色的數(shù)字，使其最大程度避免空氣阻力。而三輪車設(shè)計(jì)也是基于這一點(diǎn)的考慮。在動(dòng)力方面，Urbee 采用的是混合動(dòng)力系統(tǒng)，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)加一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)使用的是乙醇燃料。電池則可以通過Urbee 頂部的太陽(yáng)能面板充電?？傊磺卸际菫榱俗畲蟪潭裙?jié)省燃料消耗。

從國(guó)內(nèi)情況看，一些跨國(guó)公司也在嘗試將3D 打印技術(shù)應(yīng)用于汽車制造過程之中。通用汽車中國(guó)前瞻技術(shù)科研中心已將這一技術(shù)引入，幫助開發(fā)汽車模具。據(jù)介紹，以往研發(fā)一款新車，制造一個(gè)零部件，僅開模就需要至少兩三周時(shí)間，現(xiàn)在利用3D 打印技術(shù)，制作時(shí)間縮短到一兩個(gè)小時(shí)。盡管通用汽車目前還尚未直接打印汽車，但這種前期的嘗試無疑可為未來的大規(guī)模應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)、培養(yǎng)人才。

對(duì)我國(guó)汽車行業(yè)而言，3D 打印技術(shù)或?qū)⒁l(fā)一場(chǎng)革命，改變傳統(tǒng)制造模式，應(yīng)該引起汽車企業(yè)的高度重視。

技術(shù)優(yōu)越性

與傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造技術(shù)”相比，3D 打印技術(shù)的魅力主要在于，3D 打印技術(shù)可直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，具有制造成本低、研制周期短、生產(chǎn)效率高等明顯優(yōu)勢(shì)。3D 打印已成為引領(lǐng)未來全球制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的關(guān)鍵詞。

與傳統(tǒng)研發(fā)手段相比，3D 打印技術(shù)生產(chǎn)汽車零部件可快速成形，運(yùn)用快速成形技術(shù)在設(shè)計(jì)早期驗(yàn)證產(chǎn)品裝配可行性時(shí)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)差錯(cuò)，縮短開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，快速驗(yàn)證關(guān)鍵、復(fù)雜零部件或樣機(jī)的原理及可行性，例如缸蓋、同步器開發(fā)以及橡膠、塑料類零件的單件生產(chǎn)。它無需金屬加工或任何模具，免去了模具開發(fā)、鑄造、鍛造等繁雜工序，省去試制環(huán)節(jié)中大量的人員、設(shè)備投入。

據(jù)調(diào)查，目前國(guó)內(nèi)零部件模具開發(fā)周期一般在45 天以上，而3D 打印技術(shù)可以在沒有任何刀具、模具及工裝夾具的情況下，快速實(shí)現(xiàn)零件的單件生產(chǎn)。根據(jù)零件的復(fù)雜程度，需1 ～ 7 天， 與傳統(tǒng)鑄造或鍛造零部件相比，3D 打印技術(shù)具有絕對(duì)的高效率。

目前3D 打印設(shè)備所使用的原材料并不局限于樹脂或工程塑料，金屬材質(zhì)同樣可以進(jìn)行3D 打印，快速成形。金屬材質(zhì)通過激光或電子束直接熔化金屬粉末，逐層堆積金屬，形成金屬直接成形技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)在汽車零部件領(lǐng)域的應(yīng)用顯現(xiàn)了很大優(yōu)勢(shì)：一方面，可以直接制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零部件，免去了開發(fā)模具，再制造零部件的工序；另一方面，3D 打印目前的技術(shù)水平可使金屬零部件的力學(xué)性能和精度達(dá)到鍛造件的性能指標(biāo)， 這樣也就保證了汽車零部件對(duì)于精度和強(qiáng)度的需求。

一旦3D 打印技術(shù)大量使用，汽車生產(chǎn)環(huán)節(jié)傳統(tǒng)的制作模具的環(huán)節(jié)可以被完全替代，生產(chǎn)周期和成本有望大幅下降。在新車量產(chǎn)前，開發(fā)大量模具耗時(shí)、費(fèi)錢，而如果利用3D 打印制作模具，有望使汽車制造工藝做到又快又好。而對(duì)于一些小眾需求， 汽車企業(yè)也可以考慮。比如，消費(fèi)者希望讓自己新車門把手與眾不同?，F(xiàn)在這樣的需求是不可能滿足的，因?yàn)橹谱饕粋€(gè)新把手就要開個(gè)新模具，其成本數(shù)十萬(wàn)元計(jì)，如果能夠利用3D 打印， 那么成本只增加了一點(diǎn)點(diǎn)。

目前，國(guó)內(nèi)已有汽車零部件企業(yè)通過3D 打印技術(shù)制作缸體、缸蓋、變速器齒輪等產(chǎn)品用于研發(fā)使用。美國(guó)福特汽車公司已經(jīng)試圖大量運(yùn)用3D 打印技術(shù)，已知應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù)的零部件包括福特C － MAX 和福特福星混合動(dòng)力車?yán)锏霓D(zhuǎn)子、阻尼器外殼和變速器、福特翼虎復(fù)合動(dòng)力車使用EcoBoost 四氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)和福特2011 版探險(xiǎn)家的剎車片。日本的小巖公司已經(jīng)能使用3D 打印機(jī)制造渦輪增壓器等。

行業(yè)影響力

在美國(guó)，3D 打印技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于尖端武器制造、航空航天等軍事領(lǐng)域。在我國(guó)3D 打印技術(shù)已被全面應(yīng)用于殲－ 20 隱形戰(zhàn)斗機(jī)和殲－ 31 第五代戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)中，3D 打印技術(shù)正在制造我國(guó)空軍發(fā)展的“中國(guó)速度”。

為推動(dòng)國(guó)內(nèi)3D 打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，促進(jìn)3D 打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，由亞洲制造業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)和清華大學(xué)等權(quán)威科研機(jī)構(gòu)和3D 行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)共同發(fā)起的中國(guó)3D 打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟2012 年在北京成立。中國(guó)3D 技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟是全球首家3D 打印聯(lián)盟，為了拓展3D 打印技術(shù)市場(chǎng)，該聯(lián)盟正在著手制定推廣計(jì)劃，他們計(jì)劃在三年時(shí)間內(nèi)，將中國(guó)打造成為全球最大的3D 技術(shù)應(yīng)用國(guó)家。汽車及其零部件制造產(chǎn)業(yè)是3D 打印技術(shù)的重點(diǎn)推廣領(lǐng)域。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

1. 加快汽車更新?lián)Q代

由于3D 打印技術(shù)集概念設(shè)計(jì)、技術(shù)驗(yàn)證與生產(chǎn)制造于一體， 未來將會(huì)使更多的“概念汽車”夢(mèng)想成真，并將極大縮小概念汽車從“概念”到“定形”的時(shí)間差，縮短汽車設(shè)計(jì)研發(fā)的周期， 從而加快汽車更新?lián)Q代的周期。3D 打印技術(shù)會(huì)使賽車的技術(shù)研發(fā)和性能改進(jìn)更加快捷，能將現(xiàn)代汽車制造技術(shù)發(fā)揮到極致； 3D 打印技術(shù)同樣會(huì)使跑車、特種車輛的研發(fā)隨心所欲，將使汽車具備更多功能，以充分滿足人們的不同需求?？傊?，3D 打印技術(shù)的不斷發(fā)展將使個(gè)性化的定制產(chǎn)品成為主流，在互聯(lián)網(wǎng)和搜索引擎的聯(lián)接下，社會(huì)需求將同社會(huì)制造無縫銜接，促成個(gè)性化、實(shí)時(shí)化、經(jīng)濟(jì)化的生產(chǎn)和消費(fèi)模式，對(duì)汽車制造業(yè)產(chǎn)生很大的影響。

2. 簡(jiǎn)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)

3D 打印將對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生“革命性”沖擊，其將取代模具、部件、半成品到成品等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的勞動(dòng)力、設(shè)備投資、工人技能、生產(chǎn)型管理將變得不再重要。由此可見，3D 打印將對(duì)我國(guó)勞動(dòng)密集型的汽車及其零配件產(chǎn)業(yè)帶來較大沖擊。

便捷汽車維修

3D 打印技術(shù)也會(huì)對(duì)汽車維修技術(shù)、維修方法和汽車備件庫(kù)存帶來影響。當(dāng)高檔轎車的貴重零部件如曲軸、缸體、缸蓋出現(xiàn)磨損、裂紋等故障時(shí)，技術(shù)人員可使用3D 打印機(jī)來修復(fù)，延長(zhǎng)關(guān)鍵零部件的使用壽命，降低維修成本，甚至直接把損毀的部件、緊缺的零件打印出來，減少備件庫(kù)存和備件資金占用。當(dāng)大型、不易移動(dòng)的野外作業(yè)機(jī)械發(fā)生故障時(shí)，可以攜帶3D 打印機(jī)到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修。

當(dāng)前，以3D 打印技術(shù)為重要代表的第三次工業(yè)革命初現(xiàn)端倪，3D 打印技術(shù)將生產(chǎn)制造從大型、復(fù)雜、昂貴的傳統(tǒng)工業(yè)過程中分離出來，人類將以新的合作方式進(jìn)行生產(chǎn)制造，制造過程與管理模式將發(fā)生極大變革。因此， 3D 打印在未來必將帶來一場(chǎng)產(chǎn)業(yè)革命并深刻影響著汽車及其零部件產(chǎn)業(yè)。

存在問題

雖然3D 打印技術(shù)已成功地將傳統(tǒng)復(fù)雜的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單化，將材料領(lǐng)域的疑難問題程序化，擁有諸多優(yōu)勢(shì)，但就目前的發(fā)展來看，如何擴(kuò)展3D 打印技術(shù)的應(yīng)用還存在一些問題。受技術(shù)裝備、新型材料、設(shè)計(jì)軟件、質(zhì)量安全和公共環(huán)境等制約和影響，目前僅適用于少批量、小尺寸、高精度、造型復(fù)雜的零部件和元器件的加工制造，還難以代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造業(yè)大規(guī)模、大批量的加工制造優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于3D 打印制作整輛轎車，一些專業(yè)人士也提出了不同的看法。“整輛車需要使用各種完成不同的材料，雨刷器的塑料就和中控臺(tái)的塑料不同，而且還有大量的金屬。如果要打印整臺(tái)車，打印機(jī)就要應(yīng)對(duì)所有材料，使他們都能適應(yīng)打印的過程，并使這些材料實(shí)現(xiàn)其功能。”

由于汽車零部件產(chǎn)品的單價(jià)遠(yuǎn)低于軍工產(chǎn)品，成本較高和打印材料種類較少制約了3D 打印技術(shù)在汽車零部件制造上的應(yīng)用，目前僅用于新產(chǎn)品或關(guān)鍵零部件樣機(jī)原型原理、可行性方面的驗(yàn)證。在需要驗(yàn)證零部件強(qiáng)度、剛性等物理特性方面應(yīng)用不多，目前看，3D 打印技術(shù)取代傳統(tǒng)鑄造、鍛造技術(shù)進(jìn)行汽車零部件的大批量、規(guī)?；a(chǎn)還不太現(xiàn)實(shí)。只有將3D 打印技術(shù)的個(gè)性化、復(fù)雜化、高難度的特點(diǎn)與傳統(tǒng)制造業(yè)的規(guī)模化、批量化、精細(xì)化相結(jié)合，與制造技術(shù)、信息技術(shù)、材料技術(shù)相結(jié)合，才能不斷推動(dòng)3D 打印技術(shù)在汽車零部件產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

自主車企要敢于做實(shí)踐者

今年全國(guó)“兩會(huì)”上，科技發(fā)展、新能源以及由此引發(fā)的“第三次工業(yè)革命”議題再次受到熱議。全國(guó)人大代表、中國(guó)工程院院士黃伯云認(rèn)為，“第三次工業(yè)革命”就是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可再生能源的整合， 在這場(chǎng)革命中，數(shù)字化、信息化、智能化、個(gè)性化的生產(chǎn)方式正在取代傳統(tǒng)的人工、機(jī)器。時(shí)下剛剛興起的3D 打印技術(shù)，集上述特征為一身，被稱為“瘋狂制造”。 當(dāng)前，工信部高層已經(jīng)表態(tài)將推動(dòng)3D 打印產(chǎn)業(yè)化，科技部對(duì)3D 打印相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃正在研究制定中。

對(duì)于中國(guó)自主車企而言，提升技術(shù)前瞻能力，并非跨國(guó)汽車公司的專利，也應(yīng)成為自主車企打造競(jìng)爭(zhēng)力體系的一部分。3D 打印技術(shù)之所以應(yīng)該受到關(guān)注，并不是因?yàn)橛袊?guó)際慣例，從根本上來看，這是科技發(fā)展的新方向，是自主創(chuàng)新的一個(gè)新載體，關(guān)系汽車制造模式的震裂和重構(gòu)，無不牽涉未來汽車制造業(yè)的發(fā)展，千萬(wàn)不可忽視。

事實(shí)上，從目前看，3D 打印技術(shù)的應(yīng)用在汽車領(lǐng)域還處在萌芽階段，在一段時(shí)間內(nèi)還不具備規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。但這項(xiàng)技術(shù)一旦在未來某個(gè)節(jié)點(diǎn)上得到突破，將大大提高制造的生產(chǎn)效率。這些技術(shù)并非單一技術(shù)品種，而是由多種新技術(shù)集合而成。如果不及時(shí)跟蹤，晚一步怕是要步步晚，最終可能喪失全部競(jìng)爭(zhēng)力。 因此，在3D 打印技術(shù)問題上，自主車企要跟得上、跑得快。首先， 應(yīng)收集這方面的信息，高層管理者跟蹤、了解、關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)目前的應(yīng)用情況。其次，如果有機(jī)會(huì)，不妨去已經(jīng)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的汽車企業(yè)去參觀學(xué)習(xí)。最后，積極參與、設(shè)立或聯(lián)合設(shè)立這樣的研發(fā)項(xiàng)目，進(jìn)行前瞻性研究和開發(fā)。著力構(gòu)建自己的技術(shù)前瞻競(jìng)爭(zhēng)力，真正樹立國(guó)際視野，緊跟世界新技術(shù)潮流。不要作3D打印這類先進(jìn)技術(shù)的旁觀者， 而要主動(dòng)做實(shí)踐者、甚至是引領(lǐng)者。