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)，將計算機設(shè)計出來的圖形數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印設(shè)備，打印機內(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，最終把計算機上的藍圖變成實物的數(shù)字化、智能化增材制造技術(shù)。
時至今日，3D打印已慢慢進入大眾的視野之中而被廣泛知悉，尤其是當(dāng)3D打印與眾多行業(yè)相碰撞，與傳統(tǒng)行業(yè)擦出不一樣的火花之后，人們更加原因嘗試這種新技術(shù)，體驗3D打印相比傳統(tǒng)工藝所帶來的便利。而“3D打印+汽車”這一方式，就是其中一個典型的雙贏模式。同時，3D打印是“工業(yè)4.0”時代一大標(biāo)簽，為汽車制造行業(yè)提供助力。
根據(jù)全球工業(yè)分析（Global Industry Analysis）調(diào)查顯示，由于近年來技術(shù)的進步、新應(yīng)用領(lǐng)域的開辟和政府的支持推動了3D打印的廣泛使用。到2020年，這一新興技術(shù)的全球市場預(yù)計將達到96億美元，隨著3D打印技術(shù)在航空航天、教育及醫(yī)療等各個領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用生產(chǎn)環(huán)節(jié)的拓展與應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)將持續(xù)受益。
3D打印應(yīng)用案例
作為第一個試用Stratasys Infinite Build 3D打印機的汽車制造商，福特汽車公司目前正在探索如何大規(guī)模生產(chǎn)一體式的汽車零部件，如：可以用來打印原型和車輛的擾流板。Stratasys Infinite Build系統(tǒng)能夠打印幾乎任何形狀或長度的汽車零部件，它在汽車制造的方面是一個很大的突破：提供更高效、經(jīng)濟的方式來創(chuàng)建工具、小批量汽車的原型零部件，如福特高性能的產(chǎn)品，以及個性化的汽車零部件。
“有了Infinite Build技術(shù)，我們可以打印大型工具、夾具和部件，這讓我們可以更加靈活地設(shè)計迭代”，福特增材制造研究部門的領(lǐng)導(dǎo)人Ellen Lee說，“我們很高興能盡早取得Stratasys公司的新技術(shù)，從而可以在汽車應(yīng)用和需求方面，引領(lǐng)汽車大規(guī)模打印的發(fā)展”。
3D打印對汽車生產(chǎn)來說大有裨益，包括生產(chǎn)重量更輕的零部件以提高燃油效率。一種3D打印擾流器，例如，打印出來的零部件重量可能比同樣金屬鑄造的要輕一半。該技術(shù)更符合生產(chǎn)原型和專門的賽車部件小批量零件的成本效益。此外，福特汽車可以用3D打印制造更大的工具和夾具，提供個性化的部件。
3D打印的優(yōu)越性
利用傳統(tǒng)的開發(fā)方式，比如：對于一個新的進氣歧管，工程師將創(chuàng)建零部件的計算機模型，然后還要等待數(shù)月才能生產(chǎn)出原型工具。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)可直接從計算機圖形數(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。3D打印已成為引領(lǐng)未來全球制造業(yè)發(fā)展趨勢的關(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，運用快速成形技術(shù)在設(shè)計早期驗證產(chǎn)品裝配可行性時，能及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計差錯，縮短開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，快速驗證關(guān)鍵、復(fù)雜零部件或原型的原理及可行性。
目前，3D打印還沒有發(fā)展到可以進行大批量制造，但對于小批量生產(chǎn)而言，它更具成本效益。此外，去除了大規(guī)模生產(chǎn)中工藝的制約條件后，3D打印的部件可以更有效地發(fā)揮作用。
3D打印對汽車零部件制造業(yè)的意義
◆ 加快汽車的生產(chǎn)制造
增材制造可以對各個部件進行連續(xù)工廠生產(chǎn)，從而防止在正常生產(chǎn)過程中造成損失。此外，速度是另一個要考慮的因素，因為生產(chǎn)過程越快意味著設(shè)計和整體開發(fā)過程需要更加連貫。而且，如果制造商發(fā)現(xiàn)自己需要更傳統(tǒng)的部件，而所需要的部件又不在批量生產(chǎn)中，那么他們可以通過簡單地調(diào)整打印機上的設(shè)置來輕松打印他們想要的零部件。
◆ 設(shè)計更加靈活
3D打印在設(shè)計靈活性方面更加廣闊。這樣，制造商可以開發(fā)更多的定制功能，例如輕質(zhì)格子結(jié)構(gòu)、更優(yōu)美的幾何形狀結(jié)構(gòu)、由兩種材料制成的零件，具有電線布線的中空結(jié)構(gòu)等等，這樣的例子不勝枚舉。汽車經(jīng)銷商可以提供給龐大的消費群體更多樣化的定制部件。
◆ 風(fēng)險較小
需要在不受持續(xù)干擾的情況下預(yù)測一個更特殊的要求？想要有更好的產(chǎn)能計劃嗎？生產(chǎn)交貨日期需要更準(zhǔn)確嗎？
3D打印機可以幫助實現(xiàn)這些。汽車制造商的最終目標(biāo)是盡可能達到最高級別的可預(yù)測性，因為可預(yù)測性意味著在更短的時間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)這些。如果沒有不可預(yù)測的問題的話或在生產(chǎn)過程中絕對沒有風(fēng)險時，價格更容易調(diào)整。任何東西都可以使用CAD軟件進行修改，因為有在線引用引擎，工程師們可以實時收到交貨日期。
◆ 不需要供應(yīng)商
無需最終零件或新工具，制造商也就不需要大量資金來滿足客戶的需求。在3D技術(shù)中，材料使用量顯著降低。更重要的是，由于組件非常輕便，處理成本也將大大降低。
◆ 環(huán)保
汽車生產(chǎn)商使用具有低燃油排放率的可回收材料來制造3D汽車。你不會發(fā)現(xiàn)任何其他具有比3D打印制造還低碳的汽車。與傳統(tǒng)工藝相比，制造工藝只需要少量的電力。
你可能不知道這一點，但是3D打印并不是一件新事物。經(jīng)過30多年的發(fā)展，無線電控制汽車的粉絲很快就采用了這項技術(shù)。隨著3D打印在近年來越來越受歡迎，汽車生產(chǎn)商正在使用該技術(shù)來開發(fā)生產(chǎn)工具和復(fù)雜模型的原型。
這樣想：當(dāng)你在計算機上創(chuàng)建它，為什么要生成多個設(shè)計來找到最完美的那個，直到達到所要求的形狀，然后簡單地打?。?/div>
毫無疑問，這個行業(yè)還處于發(fā)展中，需要時間來完善。但是隨著技術(shù)進步如此之快，不難想象，3D打印很快就會被許多人所接受。
3D打印汽車零部件存在的問題
雖然3D打印技術(shù)已成功地將傳統(tǒng)復(fù)雜的生產(chǎn)工藝簡單化，將材料領(lǐng)域的疑難問題程序化，擁有諸多優(yōu)勢，但就目前的發(fā)展來看，如何擴展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。
由于汽車零部件產(chǎn)品的單價遠(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)鍵零部件的原型、可行性方面的驗證。在需要驗證零部件強度、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)進行汽車零部件的大批量、規(guī)?；a(chǎn)還不太現(xiàn)實。只有將3D打印技術(shù)的個性化、復(fù)雜化、高難度的特點與傳統(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3D打印技術(shù)在汽車零部件產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
應(yīng)用現(xiàn)狀與未來趨勢
當(dāng)前3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)可以有幾方面的應(yīng)用：一是創(chuàng)新設(shè)計和校驗;二是整體成形，這也是未來的趨勢;三是將材料設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造一體化完成; 新材料、新技術(shù)對產(chǎn)業(yè)的拉動作用不可小視，3D打印技術(shù)能夠促使汽車制造企業(yè)拋開傳統(tǒng)加工生產(chǎn)思路，運用科技創(chuàng)新思路，把3D打印與汽車行業(yè)聯(lián)系起來，完成體系創(chuàng)新?？梢詫崿F(xiàn)單件小批快速定制，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計一體化，進一步實現(xiàn)柔性化。四是復(fù)合成形制造，包括工藝復(fù)合、材料復(fù)合等。
行業(yè)進一步的細(xì)分及3D打印材料的突破與豐富將有利于增材制造技術(shù)在汽車零部件行業(yè)更好、更快發(fā)展。3D打印零部件材料種類顯著增加，意味著零部件制造成本或在三到五年內(nèi)大幅下降。未來，整車以及零部件領(lǐng)域?qū)υ霾闹圃旒夹g(shù)需求是非常大的，也將有更多的3D打印零部件實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
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