3D打印的汽車零件可靠嗎？

魔猴君  知識堂   756天前

3D打印在汽車零部件領域一直以來沒能大規模應用，除了一些高端賽車，平民車上幾乎很少能夠看到 3D 打印的零件。這是因為，一方面是技術不夠成熟，另一方面比如賽車等產能不大的稀有車型運用 3D 打印效率更高，成本更低。

不過，各家車企對這一技術的重視性已經可見一斑了。比如，寶馬集團在3D打印應用領域有著超過 25 年的歷史。在2012到2022年的十年中，他們已經利用該技術生產了超過一百萬個汽車零部件。隨著3D打印技術的成熟，寶馬公司僅在2018年3D打印的零部件就超過20萬個，相比2017年增加43%；福特汽車（Ford）也是一家與3D打印行業合作緊密的汽車制造商，2019年北美國際汽車展上亮相的 Shelby Mustang GT500 便搭載了兩個 3D 打印制動部件，中規版的 F-150 Raptor 也有一個 3D 打印內飾件。

另一個比較巨頭的玩家就是大眾集團，大眾在沃爾夫斯堡開設了一個 3D 打印中心，專注研究 3D 打印技術在汽車方面的應用。2018年底，大眾集團旗下品牌布加迪推出了世界首個由 3D 打印生產的八活塞卡鉗，該卡鉗由鈦金屬打造，重 6.4 磅，約合 3 公斤，是 3D 打印制造的最大鈦部件。

盡管如此，這個卡鉗依舊比布加迪 Chiron 使用的常規制造的卡鉗輕 4.9 磅左右，約2.2 公斤。輕量化對于一臺超跑有多么重要，這都是眾所周知的。不為人知的是，制造這個卡鉗其實并沒有大家想象中的“打印”那么容易，它首先需要由 2213 層鈦金屬粉末熔融，從立體光刻到激光燒結，整個過程需要45個小時。接下來，技術人員會清理掉表面殘留的粉末，放在約 700 攝氏度的爐中烘烤。最后是機械加工，并進行物理和化學上的處理。最終 “又帥又硬” 的鈦金屬卡鉗出現在我們面前。

為了早日用到車上，嚴謹的測試肯定是必要的，畢竟布加迪的動力性能對制動要求極高。

跑得快，必須剎得住。直接上架子模擬剎車的過程，模擬剎車片從 0 一直加速到 370km/h 的速度，卡鉗開始工作，這個時候剎車片溫度疾速上升，變成了橘黃色，表面溫度達到了四百多攝氏度。此時卡鉗沒有因為剎車片熱衰減而失效。

通過反復的測試，甚至模擬剎車片已經開始部分著火熔化，最高溫度達到了上千攝氏度，這塊鈦金屬卡鉗依然穩若泰山，將剎車片減速下來，完好無損地經受住了嚴酷考驗。

還有，征戰派克峰的電動賽車大眾 ID.R 就使用了大量 3D 打印的零部件；

再有，大眾Type 20概念車的核心元素：橙色輪轂、兩側后視鏡支架、方向盤和其他組件就是用3D打印的。這些產品是由人工智能在Generative Design過程中所創造的。

人工智能的優勢在于能夠快速了解工程師在設計過程中優先考慮的東西——結構強度、易于生產和輕量化設計等等，而且可以通過迭代升級來滿足這些標準。但是，它設計的復雜結構是傳統方法難以加工的。然而，3D打印是無視結構難度的，對于復雜的產品也一樣能夠快速的打印出來。所以，對于人工智能設計，3D打印制造是一個非常好的搭檔。

又比如奧迪 lunar quattro 月球車的車輪：雖然開發過程中為了增加穩定性而增大了輪胎尺寸，但通過3D打印以及輕量化材料的應用，這款月球車的車身重量從38kg降低至30kg，也就是66磅。

在一些老車修復過程中，部分稀缺零部件因為時間和產量的關系很難找到，這個時候 3D 打印就可以派上用場了，像經典老車保時捷 959 的離合器釋放桿現在只能用 3D 打印生產了，3D打印技術可以非常逼真地去還原老部件，做到一樣一樣的。

前些年，米其林與通用汽車在蒙特利爾Movin'On峰會上推出了一款代表新一代無氣輪技術的3D打印原型輪胎。輪胎的名稱Uptis代表“獨特的防刺穿輪胎系統”，專門為乘用車創造。這款新輪胎不單只是適合那些厭煩修復穿孔輪胎的人，米其林還表明，由于制作過程中使用的原材料很少，并且這些原材料都是環保的，所以這款輪胎百分百可持續。目前，預計每一年都會有2.9億個傳統輪胎因為不規則磨損等損壞被丟掉，因為Uptis沒有空氣特性，輪胎比傳統輪胎更堅固，這一點也意味著因磨損而被丟棄的輪胎會越來越少。

3D 打印在汽車零部件方面的應用還有很多，當技術足夠成熟的時候，它能夠有效地降低零部件的生產成本，實現隨心所欲的定制化。最終它肯定也不會只是高端車型的寵兒，而是成為普惠于民、真正意義上的黑科技。

不僅是汽車零件，3D打印在整車制造上也很優秀！據初創公司X Electrical Vehicle Limited（XEV）消息，其3D打印電動車LSEV將于今年正式上市，新車或率先在歐洲和亞洲市場推出，起售價約為1萬美元，最大續航里程約150km。該款車型除了底盤，座椅和玻璃組件等，其他主要零部件均采用了3D打印技術制作，目前XEV公司已與上海的一家新材料研發商——Polymaker開展合作，增強其材料性能并提升車輛的靈活性與穩定性。常規車輛的零部件數量通常在2000個左右，而LSEV的零部件數量只有40-60個，且根據安全性評估，這類3D打印車輛的強度是常規車輛的4-5倍。若采用3D打印技術制造車輛，可將生產周期縮短四分之三，成本也能降低90%。LSEV采用C2M的制造模式，這意味著客戶可以直接聯系工廠訂購車輛，且3D打印技術也讓車輛設計更加靈活，更能符合定制化的需求。據XEV表示，目前已經接到了近7000輛的訂單，根據計劃會在2019年開始向歐洲和亞洲的客戶交付LSEV，這無疑是3D打印在汽車行業的又一次重大突破！