3D打印離汽車制造還有多遠？工藝變革與設計變革結合才能創造價值

魔猴君  行業資訊   2139天前

在媒體的推波助瀾下，3D 打印以高科技產業的形象出現在公眾面前，在 2013 年后的媒介影響力達到了頂峰。而實際上，3D 打印在本質上仍是制造技術的一種。近幾年發展速度很快，但產業規模仍然不到整個制造業的一個零頭。汽車制造，在制造業中可謂是規模最大、綜合要求最高。若 3D 打印有朝一日在汽車領域廣泛應用，那我們就可以說 3D 打印真的站穩腳跟了。那么，3D 打印離汽車制造還有多遠呢？ 

盤點 3D 打印的汽車應用

 一、快速原型

 3D 打印最早的時候，叫做快速原型(Rapid Prototyping)技術。原因在于：那時候它唯一的用途就是做快速原型，也就是設計驗證、裝配證明、功能驗證等。近年來，3D 打印進入汽車行業，最自然而然的方式就是快速原型。對汽車企業來說，用 3D 打印做快速原型，不一定更便宜，但一定會節約時間。對于車型研發來說，時間就是金錢。

總體來說，3D 打印以快速原型的角色進入汽車行業，是相對較為深入的。但是，這些應用總體來說是替代性的，而非是革新性的。3D 打印的野心不止于此。 

二、個性化訂制

3D 打印可以個性化訂制，為每個消費者提供獨一無二的汽車。然而，這同時會增加額外的成本，消費者是否愿意為這部分成本買單呢？

寶馬 Mini Cooper 的一個成功案例給出了答案： 寶馬 Mini Cooper 的 3D 打印訂制

首先通過寶馬 Mini Cooper 的訂購系統，可以設計自己喜歡的文字、圖案。

不得不說，把自己喜歡的名字、圖片刻在自己的愛車上，這種“官方改裝”服務還是挺令人動心的。價格也不貴，才 149 歐元（總共 4 個部件，3D 打印是其中兩個）。 相對于快速原型，寶馬 Mini Cooper 使用 3D 打印創造了新的價值，更有啟發性。

 三、老爺車 / 事故車改裝與修復 這個邏輯很通順，停產的老爺車如果壞了，修理起來是一件麻煩的事情，這時候就需要 3D 打印。事故的拍賣車，部分部件也很難找，可能就需要 3D 打印派上用場。不同的是，事故拍賣車的修復，對成本更敏感——若修復成本比汽車殘值還高，我何必修復呢？ 這部分應用的資料我目前掌握得較少，以后找到了再補上。

四、直接打印汽車？ 美國的 Local Motors 公司宣稱，直接 3D 打印汽車。這是一個宏大的口號，然而尚未對汽車業產生實質的影響：說到底，也只是打印一個外殼而已。據說使用了碳纖維 3D 打印，實際上是纖維增強型塑料打印，具體性能、是否能過汽車法規，是個問號。

突破汽車關鍵應用的關鍵點

如果要突破汽車的兩個關鍵應用，逃不過兩個關鍵詞：量產與輕量化。 第一點很好理解，如果汽車的上千個部件中，沒有任何一個是 3D 打印的，那怎么好意思說 3D 打印突破了汽車行業呢？反過來，如果有任何一個不太小的部件使用了 3D 打印來制造，這一個部件的產值可能就超過了目前 3D 打印整個行業。 然而，想找到這個量產應用的點，何其困難？ 3D 打印成本高，而汽車行業對成本極其敏感。 為何 3D 打印率先在飛機制造上率先使用？就在一汽車制造對成本不太敏感。 3D 建造速度慢，而汽車行業對產能要求高。 中國每年要制造 3000 萬輛汽車，而空客每年才制造不到 1000 架飛機。 除非，3D 打印能創造獨特的價值。

有人逐個考查過上的汽車每個部件，得到的結論是：目前車上的所有部件，3D 打印都比不過傳統制造工藝。這個結論是對的，但有一個誤區。那就是，設計與工藝是密不可分的，車上所有的部件都是依據傳統制造工藝設計的，3D 打印能比得過那就奇了怪了！如果想找到 3D 打印有優勢的部件，必需要把設計與工藝結合起來！ 為了方便理解，在此舉個例子：

波動頓動力機器人后空翻

大家還記得這個靈活的機器人嗎？ 這是由 Boston Dynamics 開發的。可以理解的是，要實現這樣的壯舉，不僅需要牛逼的控制算法，機器人本身的輕量化也非常重要。那些輕功不錯的武俠人士，一般都不是胖子，不是嗎？ 波士頓副總裁亞倫桑德斯指出，輕量化的秘密，就在于 3D 打印。3D 打印出的鋼、鋁，并不會比沖壓、鑄造出來的比重更低，要想實現輕量化，必需在設計上下功夫。

讓我們看看 3D 打印讓機器人的腿，得到了什么樣的進化： 拓撲優化與晶格結構: 右腿的“骨骼”有一個明顯的中空部分，這就是通過拓撲優化來實現輕量化；“骨骼”部分采用晶格結構，可以進一步實現輕量化。這些工作，用鑄造或機加工，都很難實現。內部流道：左腿的液壓管是暴露在外部的，而右腿中，則直接集成到了“骨骼”內部，不僅更加可靠，還節約了固定液壓管的重量與體積。

從波士頓機器腿部的進化，我們可以看出：工藝變革必需與設計變革結合起來，才有可能創造價值。回到汽車行業，燃油汽車的輕量化可以減少油耗與污染，而電動汽車的輕量化更為重要——可以緩解續航問題。盡管存在潛在的需求，但將 3D 打印應用到汽車行業還是困難重重。除了 3D 打印技術本身需要在成本、速度上進一步提高之外，設計人才、設計軟件的進化也刻不容緩。設計軟件：傳統的 CAD 軟件，大多是針對傳統制造方式設計的，像拓撲優化、晶格結構這種功能還比較難用，或根本沒用。設計人才：幾十年以來，無論是工業設計還是結構設計，都是依據傳統工藝發展出的設計理念。在傳統理念中，3D 打印的拓撲結構與晶格結構無異于“大逆不道”—— 根本加工不出來的結構，設計出來有什么意義呢？ 所以說，這不僅僅是 3D 打印一個行業的事業，而是需要多個領域跨界融合，才能推動得快一些。

來源：中國3D打印網