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3D打印个性化定制规模 未来汽车设计拥有无限想象空间

2018年02月12日 10:38:35 中国传动网

作为上世纪90年代的发明,3D打印技术在今天已不是什么新鲜事。20世纪初,已有研究者利用3D打印技术制造出了假肢、假牙等等物体。而随着技术发展,3D打印能做的东西似乎越来越复杂、广泛,技术应用涉及到各行业各业。从桌椅茶杯到房屋别墅,甚至人体细胞也可以利用3D打印技术像克隆一样打印出来。

这种技术理论上是一种以数字模型文件为基础,运用3D打印材料(通常为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。通俗点说,以计算机中的3D建模为基础,通过电脑控制把“打印材料”以零点几毫米的厚度一层层叠加起来,最终把计算机上的立体模型变成实物。可以说有了3D打印技术,几乎人人都可以成为设计师,打印出自己想要的东西。而利用3D打印技术打印出一台汽车当然也不是不能做到。

除了打印汽车还能打印火箭飞机?

实际上,汽车行业是3D打印技术最早的应用者之一。而且不仅在汽车行业,3D打印技术还在飞机火箭的制造上有过应用。2010年,世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。但次年,南安普敦大学的工程师们就开发出世界上第一架3D打印的飞机。2014年,SpaceX发射的Falcon9号火箭,其搭载的主氧化剂阀门推进引擎也是通过3D打印制作而来的。

现在,也有不少国外科技公司利用3D打印技术制造出了各种超级跑车,得益于3D打印材料的优势,其制造出的跑车还都带有极度轻量化的特点。比如,出自美国Devergent3D公司之手的“Blade”超跑,其搭载一台3.0V8的发动机,但整车重量仅为636千克,百公里加速达到2.5秒以内。

看到这你是不是已经感到非常好奇,既然3D打印技术这么厉害,能打印汽车、飞机还能打印火箭引擎。那么以后我们是不是就不用再去购买厂家给我们设计好的车辆,想要什么车,利用3D打印技术自己建个模就可以设计一台自己的汽车了?

答案是:不能。因为目前所有宣布利用3D打印技术制造出来的汽车,无一例外都只是打印出了汽车的外壳或部分塑料和金属部件而已。例如,“Blade”超跑,这台车其实只有车身、主副车架是用3D打印的,其引擎、传动部件还是传统制造业的产物。

除了车壳外,车身内部也是用3D打印制造汽车零部件和碳纤维管状支架,然后通过手工组装出的车身车架。而且其车架等关键部分的质的密度有可能比铸造的金属还小,强度不能保证,是存在安全隐患的。所以严格说,这并不算是真正的3D打印汽车。

在汽车上的真正用处有多少?

看到这你或许还会好奇,那么既然3D打印技术能打印火箭引擎那么为什么不能打印汽车引擎、以及汽车上的其他所有部件呢?其实,这正是目前3D打印技术在汽车领域发展的瓶颈。从技术角度来看首先是3D打印原材料的问题,3D打印机并不是任何材料都可以使用,目前仅限于塑料、光敏树脂和金属粉末等材料。而优点在于材料利用率超过95%以上,几乎不产生废料,且适用于复杂结构体等。但对于汽车这种复杂且安全系数要求较高的产品来说,很多的关键部件还必须使用传统制造工艺才能保证整体安全性。

所以目前3D打印技术用于汽车主要还是新车模型上,是为了进行实验测试需求,但并不会量产。宝马、通用、大众、沃尔沃等大多数车企都利用过3D打印技术制造汽车零部件用于风阻性、结构性测试。比如,2016年的标致Fractal概念车就是3D打印技术的产物。上汽通用也曾用3D打印制造出昂克拉的空调箱用于性能测试,整个开发生产周期只有三天。

而传统的汽车零部件或是整车设计开发需要经过开发模具,油泥模型等然一系列流程,费时费力。但有了3D打印机,就能够实现快速修改设计方案并反复大量迭代,大大缩短了产品设计和原型开发所需的时间,提高研发效率。

个性化定制太远,规模才是王道

3D打印不能用于整车量产的原因还有一点就是成本问题。尽管个性化定制的汽车很诱人,但是对一般消费者来说目前还是不可能的。目前也只有宾利、劳斯莱斯这种针对富豪级车主的品牌会借助3D打印技术提供个性化的定制,但定制内容也仅限于轮毂、踏板等少数部件。

毕竟不是利用3D打印技术制造一些小物件,比如一个小巧的模型手办,一个体积不大的结构件。用于汽车行业的大型3D打印机价格往往在数十万元到上千万元左右,和普通的小型3D打印机价格天差地别。

假设,未来3D打印材料能够做到传统汽车的安全强度要求。那么利用3D打印技术批量生产汽车的话,首先是生产效率,因为相比传统汽车分散制造的方法,3D打印更像是一种集中生产的方法。虽然一般3D打印汽车的零部件只有几十件,传统汽车的零部件有上千件。但零部件数量减少了,看似降低了装配时间,但由于单个零件的制造时间过长,无形中占用了单个设备的使用时间,生产效率自然也就降低了。而对于汽车这种大规模制造业来说,时间就是成本。

比如,一台整车的完整生产过程可能要八九个小时,但一个整车厂的流水线一天能生产1000辆左右,几乎每分钟都有新车完成制造。但利用3D打印技术做到同样的效率的话,首先就需要更多的打印机,这也是成本。

再其次,3D打印这种新的生产技术并不是简单的方式问题,而是一套新的制造体系。更重要的是它和传统的流水线生产方式从原材料到机器到工人都没有任何共通之处,采用新的,就意味着旧的需要完全舍弃,配套的各种资源也需要重新整合,对于成本控制精益求精的厂家来说,也是不能接受的。

AL频道小结

尽管3D打印技术理论上会让未来汽车个性化制造成为可能,抛开了模具的限制,未来的汽车设计会拥有无限的想象空间。但是还有一句话是:设计还是要交给设计师来做,先不说大规模生产个性化汽车的成本问题,如果汽车造型设计真的完全交由消费者来随心所欲的天马行空,那么未来的马路真的不敢想象。

供稿:

本文链接:http://www.chuandong.com/news/news.aspx?id=210529

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