從實驗室走向生產(chǎn)線 3D打印的未來就是汽車輕量化的未來

魔猴君  行業(yè)資訊   1410天前

盡管3D打印汽車已經(jīng)有了顯著的發(fā)展，但要進(jìn)入量產(chǎn)時代可能還需要一點時間。大多數(shù)3D打印汽車項目要么是原型車，要么是3D打印汽車零件。而且盡管在優(yōu)化、設(shè)計和可持續(xù)發(fā)展方面取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，但3D打印技術(shù)仍然無法打印出整輛汽車。這種情況下，有人認(rèn)為3D打印只是個噱頭，在汽車工業(yè)的整套生產(chǎn)體系中存在的意義并不大，事實果真如此嗎？

其實這個問題在各大汽車廠里已經(jīng)有明確的答案了。雖然3D打印還沒辦法批量低成本高效率的制作出類似汽車三大件的核心零部件。不過在其他方面，3D打印確實能起到很好的替代作用，在整車的生產(chǎn)鏈條中屬于錦上添花一樣的存在。

3D打印主要集中在汽車零部件市場

車身零部件輕量化是日系車能夠在不減強度的情況下減重的重要因素，有的朋友都認(rèn)為日系車輕不耐撞。然而最近中保研的碰撞實測結(jié)果也證實了車身“更輕”的日系車，反而更加安全。車身結(jié)構(gòu)件的安全強度與自身重量也沒有直接關(guān)系。如汽車上常見的鋁合金和鋼板材料，鋁合金雖然更輕，但其強度要遠(yuǎn)高于鋼板材質(zhì)，而且也更加耐撞。

在車身制造方面，日系企業(yè)已經(jīng)把3D打印作為王牌武器添加到他們的生產(chǎn)線里。在今年年初，本田的研發(fā)部門就與軟件公司Autodesk展開合作，雙方設(shè)計了一款曲柄軸部件并采用3D打印技術(shù)制造樣品，從而實現(xiàn)車輛輕量化并提升發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性。因為曲軸部件的材料及制造工藝特殊性，曲軸的整體結(jié)構(gòu)自發(fā)動機(jī)誕生以來，都沒有發(fā)生太大的變化。如今，隨著3D打印技術(shù)的應(yīng)用，本田的設(shè)計方案相較前述產(chǎn)品將實現(xiàn)減重30%的目標(biāo)，可以說是一項新的突破。

此外，本田一直致力于使用3D打印技術(shù)及智能設(shè)計方案來優(yōu)化汽車零部件的設(shè)計。迄今為止，本田對座椅安全帶支架、發(fā)動機(jī)控制單元及車架等多類汽車零部件都進(jìn)行了升級，也利用3D技術(shù)實現(xiàn)了車身零部件的輕量化。說到輕量化，3D打印可以一次性打印多種具備不同機(jī)械特性的材料，這種特性被許多制造廠商應(yīng)用到汽車內(nèi)飾部件的產(chǎn)品設(shè)計及研發(fā)階段的評估中。方向盤、儀表板、空調(diào)排氣扇、汽車操縱桿等多種材料和工藝組成的零件，都可借助3D打印技術(shù)和設(shè)備實現(xiàn)原型制造。

比如2017年，梅賽德斯-奔馳在制造業(yè)轉(zhuǎn)型中邁出了重要一步：使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)金屬部件，其中就包括采用鑄鋁合金3D打印的奔馳卡車的恒溫器。不僅如此，梅賽德斯-奔馳表示該環(huán)節(jié)通過了所有嚴(yán)格的質(zhì)量測試。而保時捷更是在今年利用3D打印技術(shù)打印全新形態(tài)全桶座椅，該座椅采用新型材質(zhì)，通過3D打印技術(shù)構(gòu)建出獨特結(jié)構(gòu)，新座椅不僅更加符合人體工程學(xué)，還具有更輕的重量和更好的乘坐舒適性。據(jù)保時捷研發(fā)執(zhí)行委員會成員邁克爾·施泰納介紹，推出3D打印全新形態(tài)全桶座椅，保時捷可以再次為量產(chǎn)車客戶提供體驗賽車運動的機(jī)會。

保時捷能夠為客戶提供定制化服務(wù)，客戶可以在軟、中、硬三個硬度等級中進(jìn)行選擇。保時捷計劃2020年限量生產(chǎn)40個3D打印定制座椅，用于保時捷911和718系列車型當(dāng)中，搭配用于賽道的六點式安全帶。保時捷收到這些客戶的反饋后，將在2021年年中在個性化定制服務(wù)中推出。

將3D打印技術(shù)融入汽車生產(chǎn)制造過程中，奔馳、本田只是冰山一角。寶馬、大眾、福特、本田等車企都在各自的設(shè)計中心探索著3D打印對汽車生產(chǎn)制造帶來的更多可能性，相比于傳統(tǒng)造車過程，3D打印技術(shù)可以為車企節(jié)省更多的成本，縮短研發(fā)到上市的時間，只不過，現(xiàn)在的3D打印技術(shù)僅能應(yīng)用于汽車零部件的生產(chǎn)。千萬不要小看這些汽車零部件，3D打印機(jī)可以24小時全天候工作，并且可以通過接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向生產(chǎn)，可以讓整個汽車制造過程變得更加靈活多變，可以使汽車制造業(yè)變得更加高效。

3D打印改變電動車行業(yè)的“游戲規(guī)則”

尤其是對于電動車行業(yè)來說，3D打印輕量零部件將會"改變游戲規(guī)則"。目前，在電動車的推廣上來說，消費者對于有限續(xù)航里程的擔(dān)憂是一大障礙，而車輛變輕不僅能夠改善燃油經(jīng)濟(jì)性，還能夠延長車輛續(xù)航里程。

以特斯拉為例，作為電動車市場絕對的領(lǐng)軍企業(yè)，特斯拉似乎使用了一種多軸聚合物DED工藝將材料沉積在注塑成型零件的3D表面上，從而重新生成所需的形狀。在金屬覆層中，零件修復(fù)的類似做法在某種程度上很常見，但在聚合物零件生產(chǎn)中尚未見到。Stratasys和西門子（以及波音和福特）一直在研究這種3D打印硬件，主要用于沉積復(fù)合材料。

在此基礎(chǔ)上，特斯拉汽車公司希望更廣泛地采用3D打印技術(shù)來改進(jìn)生產(chǎn)效率。日前，特斯拉發(fā)布了最新的招聘啟事，為美國內(nèi)華達(dá)州超級工廠招聘增材制造技術(shù)員，其中提及到了快速發(fā)展增材制造業(yè)務(wù)，可以看出特斯拉看好3D打印技術(shù)的潛力，未來將可能會投入更多的應(yīng)用。

特斯拉官方的招聘啟事中寫道：“特斯拉正在尋找一位渴望成功的人士，具備運營SLA/SLS/FDM 3D打印設(shè)備所需的技能，進(jìn)一步擴(kuò)大快速增長的增材制造業(yè)務(wù)。”特斯拉還在招聘啟事中列出了主要職責(zé)及資格技能，包括能構(gòu)建不同系統(tǒng)的功能并能指導(dǎo)所有與機(jī)器維修相關(guān)的工作，同時具備3D打印工作經(jīng)驗，熱愛快速成型和3D打印行業(yè)。而在專業(yè)技能方面，特斯拉要求熟悉CATIA、SolidWorks、Pro E、Rhino或其他CAD制圖軟件，并擁有2年以上相關(guān)學(xué)歷或技術(shù)證書。

或許有一天我們將看到3D打印技術(shù)在特斯拉旗下的車型應(yīng)用的例子越來越多，甚至最終將完全使用3D打印技術(shù)制造整車。不過眼下已經(jīng)有一家企業(yè)無限接近完成特斯拉的“終極夢想”。

這家企業(yè)就是XEV公司。XEV來自歐洲，總部位于意大利都靈。團(tuán)隊由來自寶馬、大眾等知名車企。XEV開創(chuàng)性的將3D打印技術(shù)應(yīng)用到汽車研發(fā)和生產(chǎn)中，以達(dá)到降低造車成本，滿足高度定制化需求的目的。

XEV創(chuàng)新型汽車工廠的核心為智能增材生產(chǎn)解決方案，通過多臺汽車級智能3D打印機(jī)的配合，達(dá)到環(huán)保高效以及低成本的汽車3D打印生產(chǎn)線。XEV創(chuàng)新型汽車工廠相比傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)線，可將成本和新車研發(fā)時間減少多達(dá)90%。另外在安全性方面，3D打印技術(shù)可以從零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)出發(fā)，從而提高零件強度，相比起使用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的零件強度更高，安全性也更好。

2019年3月，XEV與韓國濟(jì)州的JMC公司簽訂了世界首個汽車級增材汽車生產(chǎn)合同，這一智能生產(chǎn)解決方案包含了50臺3D打印機(jī)和4個后處理站，總價超過300萬歐元。同時XEV與寶馬、大眾等知名車企也有深度合作，為其提供世界領(lǐng)先的智能生產(chǎn)解決方案。

3D打印汽車YOYO是XEV的最新產(chǎn)品，盡管只是首批試制車，YOYO目前已獲得多項認(rèn)證。PT0后，YOYO還將經(jīng)歷 PT1、PT2、SOP 等產(chǎn)線驗證流程，目的驗證模具的精準(zhǔn)性，生產(chǎn)流程的合理性以及總裝線工位節(jié)拍、整車裝配和試驗的最終認(rèn)證。通過E-Mark認(rèn)證(歐盟認(rèn)證)后，即可在歐洲市場銷售。

YOYO作為全球首臺量產(chǎn)化3D打印新能源汽車，麻雀雖小但空間不小。內(nèi)飾經(jīng)過了人體工程學(xué)的全面測試，每個人都可以找到自己最舒適的坐姿。除了零排放以外，純電動還將大量的空間釋放出來，配合無邊框車門設(shè)計和全景天窗，將帶來無與倫比的通透體驗。YOYO最大的特點就是安全性。在安全性上3D打印技術(shù)有著獨特的優(yōu)勢：比如零件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)更容易掌控，可以很好的提升零件的強度，這樣也會提升整車的安全性和可靠性。

據(jù)悉，首批YOYO新能源汽車將于今年12月底交付，在歐洲的預(yù)訂已經(jīng)超過34000臺YOYO新能源汽車，XEV將是中國最大新能源汽車出口公司，未來幾年也將拓展國內(nèi)市場。不知道重550公斤的3D打印汽車，大家會買嗎？

評車

使用3D打印技術(shù)，可以更好地滿足車企的需求。在競爭激烈的汽車制造行業(yè)，已經(jīng)有越來越多的制造商采用3D打印技術(shù)用于大批量生產(chǎn)前低成本的測試產(chǎn)品和制造定制化的配件。雖然現(xiàn)今階段主流的3D打印技術(shù)只停留在樣品生產(chǎn)階段，還不能進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)節(jié)。但僅僅在樣品試制階段，就已經(jīng)為企業(yè)節(jié)省了不少成本及時間。相信在未來，3D打印勢必會給造車行業(yè)帶來重大突破，類似YOYO這樣的量產(chǎn)型3D打印新能源車將越來越普遍的出現(xiàn)購車清單之中。

來源：http://www.china3dprint.com/news/shichangyanjiu/39184.html