從實驗室走向生產線，3D打印的未來就是汽車輕量化的未來
時間：2024-01-26 10:00 來源：增材制造技術前沿 作者：admin 閱讀：次
盡管3D打印汽車已經有了顯著的發展，但要進入量產時代可能還需要一點時間。大多數3D打印汽車項目要么是原型車，要么是3D打印的汽車零件。而且盡管在優化、設計和可持續發展方面取得了相當大的進展，但3D打印技術仍然無法打印出整輛汽車。這種情況下，有人認為3D打印只是個噱頭，在汽車工業的整套生產體系中存在的意義并不大，然而事實并非如此。
汽車行業已是3D打印主要的應用市場
如今，汽車行業已經成為3D打印技術最為重要的市場。雖然仍舊不能大批量、低成本、高效率的制作出類似汽車三大件的核心零部件，但在其他方面，3D打印確實能起到很好的替代作用，在整車的生產鏈條中屬于錦上添花一樣的存在。縱觀所有應用，3D打印主要在三個方面發揮作用，分別是原型制作、輕量化、復雜最終用途部件以及工裝夾具。
采用3D打印進行原型制作在今天仍然被廣泛使用，它可以快速開發和測試不同的零件。因為可以制造多種具備不同機械特性的材料，這一優點被許多制造廠商應用到汽車內飾部件的產品設計及研發階段的評估中。方向盤、儀表板、空調排氣扇、汽車操縱桿等多種材料和工藝組成的零件，都可借助3D打印技術和設備實現原型制造。
聚合物3D打印材料可用于各種類型的汽車零件（來源：BASF Forward AM）
由于材料和技術的進步，3D打印近幾年也被用于最終零件的生產，尤其是具有復雜結構的輕量化部件、因車輛停產導致的缺失備件以及定制化部件。根據Sculpteo的最新調研報告，在去年使用3D打印的公司中，有50%的公司是為了生產最終用途零件。2017年，梅賽德斯-奔馳在制造業轉型中邁出了重要一步：使用3D打印技術生產金屬部件，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-奔馳表示該環節通過了所有嚴格的質量測試。
日系企業也已經把3D打印作為王牌武器添加到他們的生產線里。本田的研發部門就與軟件公司Autodesk展開合作，雙方設計了一款曲柄軸部件并采用3D打印技術制造樣品，從而實現車輛輕量化并提升發動機燃油經濟性。因為曲軸部件的材料及制造工藝特殊性，曲軸整體結構自發動機誕生以來都沒有發生太大的變化。如今，隨著3D打印技術的應用，本田的設計方案相較前述產品減重30%，可以說是一項新的突破。此外，本田一直致力于使用3D打印技術及智能設計方案來優化汽車零部件的設計。迄今為止，本田對座椅安全帶支架、發動機控制單元及車架等多類汽車零部件都進行了升級，也利用3D技術實現了車身零部件的輕量化。
3D打印技術的采用可以提高產量并降低成本，同時也為大規模定制打開了大門。如今，OEM也可以提供個性化的零件，同時能夠為汽車提供定制零件。保時捷利用3D打印技術制造了全新形態的全桶式座椅，不僅更加符合人體工程學，還具有更輕的重量和更好的乘坐舒適性，可為量產車客戶提供體驗賽車運動的機會。保時捷計劃在2020年限量生產40個3D打印定制座椅，用于保時捷911和718系列車型當中，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中推出。
工裝夾具，是3D打印技術在汽車領域的另一個重要應用。相較于數控機床加工，3D打印夾具和固定裝置所需的生產時間減少了75%，浪費的材料更少且不會增加操作復雜性，而且幾乎可實現無勞力生產。2014年，大眾集團葡萄牙工廠采購了7臺FDM打印機進行工裝夾具直接制造，將傳統制造商完全甩開。現場制造的特點規避了很多不確定性，打印機的投資在兩個月內快速回籠，并且制造成本大幅降低，也不再需要備件庫存。更為關鍵的是，采用3D打印制造的夾具完全符合使用要求。2016年，葡萄牙工廠3D打印了約1000個工裝零件，已成為整個大眾集團的最佳實踐。目前該工廠93％的工裝夾具采取內部按需制造，節省時間并極具成本優勢。因原型和工裝夾具采用內部3D打印，該工廠在2016年節省了16萬歐元的開發成本，2017年這一數據達到32.5萬歐元，成本降低比例達91%；與此同時，其開發時間也減少了95%，大大加快了產品上市速度。
將3D打印技術融入汽車生產制造過程中，這些案例只是冰山一角。寶馬、大眾、福特、本田等車企都在各自的設計中心探索著3D打印對汽車生產制造帶來的更多可能性，相比于傳統造車過程，3D打印技術可以為車企節省更多的成本，縮短研發到上市的時間。3D打印機可以24小時全天候工作，并且可以通過接收到的數據進行逆向生產，讓整個汽車制造過程變得更加靈活多變，使汽車制造業變得更加高效。
3D打印改變電動車行業的“游戲規則”
對于電動車行業來說，3D打印或將"改變游戲規則"。目前，在電動車的推廣上來說，消費者對于有限續航里程的擔憂是一大障礙，而車輛變輕不僅能夠改善燃油經濟性，還能夠延長車輛續航里程。
輕量化制造已經成為了汽車產業發展的重要方向，而3D打印技術的出現及應用，讓汽車輕量化制造的目標變得更容易實現。以特斯拉為例，作為電動車市場絕對的領軍企業，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表面上，從而重新生成所需的形狀。在金屬覆層中，零件修復的類似做法在某種程度上很常見，但在聚合物零件生產中尚未見到。Stratasys和西門子（以及波音和福特）一直在研究這種3D打印硬件，主要用于沉積復合材料。
在此基礎上，特斯拉汽車公司希望更廣泛地采用3D打印技術來改進生產效率。日前，特斯拉發布了最新的招聘啟事，為美國內華達州超級工廠招聘增材制造技術員，其中提及到了快速發展增材制造業務，可以看出特斯拉看好3D打印技術的潛力，未來將可能會投入更多的應用。
然而，特斯拉對自己使用的3D打印技術嚴格保密，但結構一體化與輕量化的結合是新能源汽車搶占技術發展前沿的一大努力方向。新能源汽車設計迭代快，產量大小存在波動，制造商對于創新生產理念的追求，使得新能源汽車的生產要在靈活性和生產率之間取得平衡。而采用3D打印技術制造整車，在人們覺得瘋狂的同時，卻已經走下生產線。
意大利XEV是全球增材制造（3D打印）的領頭羊，是一家“互聯網+工業4.0+智能電動汽車”的新興造車公司。團隊由來自寶馬、大眾等知名車企。XEV開創性的將3D打印技術應用到汽車研發和生產中，以達到降低造車成本，滿足高度定制化需求的目的。
XEV創新型汽車工廠的核心為智能增材生產解決方案，通過多臺汽車級智能3D打印機的配合，達到環保高效以及低成本的汽車3D打印生產線。XEV創新型汽車工廠相比傳統的汽車生產線，可將成本和新車研發時間減少多達90%。
XEV 的目標是改變用戶城市內出行的通勤方式，通過創新的增材制造方式，達到產品的個性化定制，最終改變用戶的出行習慣以及生活方式。XEV在香港、上海均設有研發中心和商務機構，旨在于2025年成長為中國年出口量最大的新能源汽車企業。
使用3D打印技術，可以更好地滿足車企的需求。在競爭激烈的汽車制造行業，已經有越來越多的制造商采用3D打印技術在大批量生產前低成本的測試產品和制造定制化的配件。雖然現今階段主流的3D打印技術只停留在樣品生產階段，還不能進入大規模生產環節，但僅在樣品試制階段，就已經為企業節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帶來重大突破，類似YOYO這樣的量產型3D打印新能源車將越來越普遍的出現在購車清單之中。
汽車行業已是3D打印主要的應用市場
如今，汽車行業已經成為3D打印技術最為重要的市場。雖然仍舊不能大批量、低成本、高效率的制作出類似汽車三大件的核心零部件，但在其他方面，3D打印確實能起到很好的替代作用，在整車的生產鏈條中屬于錦上添花一樣的存在。縱觀所有應用，3D打印主要在三個方面發揮作用，分別是原型制作、輕量化、復雜最終用途部件以及工裝夾具。
采用3D打印進行原型制作在今天仍然被廣泛使用，它可以快速開發和測試不同的零件。因為可以制造多種具備不同機械特性的材料，這一優點被許多制造廠商應用到汽車內飾部件的產品設計及研發階段的評估中。方向盤、儀表板、空調排氣扇、汽車操縱桿等多種材料和工藝組成的零件，都可借助3D打印技術和設備實現原型制造。
聚合物3D打印材料可用于各種類型的汽車零件（來源：BASF Forward AM）
由于材料和技術的進步，3D打印近幾年也被用于最終零件的生產，尤其是具有復雜結構的輕量化部件、因車輛停產導致的缺失備件以及定制化部件。根據Sculpteo的最新調研報告，在去年使用3D打印的公司中，有50%的公司是為了生產最終用途零件。2017年，梅賽德斯-奔馳在制造業轉型中邁出了重要一步：使用3D打印技術生產金屬部件，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-奔馳表示該環節通過了所有嚴格的質量測試。
日系企業也已經把3D打印作為王牌武器添加到他們的生產線里。本田的研發部門就與軟件公司Autodesk展開合作，雙方設計了一款曲柄軸部件并采用3D打印技術制造樣品，從而實現車輛輕量化并提升發動機燃油經濟性。因為曲軸部件的材料及制造工藝特殊性，曲軸整體結構自發動機誕生以來都沒有發生太大的變化。如今，隨著3D打印技術的應用，本田的設計方案相較前述產品減重30%，可以說是一項新的突破。此外，本田一直致力于使用3D打印技術及智能設計方案來優化汽車零部件的設計。迄今為止，本田對座椅安全帶支架、發動機控制單元及車架等多類汽車零部件都進行了升級，也利用3D技術實現了車身零部件的輕量化。
奔馳3D打印的卡車恒溫器
3D打印技術的采用可以提高產量并降低成本，同時也為大規模定制打開了大門。如今，OEM也可以提供個性化的零件，同時能夠為汽車提供定制零件。保時捷利用3D打印技術制造了全新形態的全桶式座椅，不僅更加符合人體工程學，還具有更輕的重量和更好的乘坐舒適性，可為量產車客戶提供體驗賽車運動的機會。保時捷計劃在2020年限量生產40個3D打印定制座椅，用于保時捷911和718系列車型當中，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中推出。
工裝夾具，是3D打印技術在汽車領域的另一個重要應用。相較于數控機床加工，3D打印夾具和固定裝置所需的生產時間減少了75%，浪費的材料更少且不會增加操作復雜性，而且幾乎可實現無勞力生產。2014年，大眾集團葡萄牙工廠采購了7臺FDM打印機進行工裝夾具直接制造，將傳統制造商完全甩開。現場制造的特點規避了很多不確定性，打印機的投資在兩個月內快速回籠，并且制造成本大幅降低，也不再需要備件庫存。更為關鍵的是，采用3D打印制造的夾具完全符合使用要求。2016年，葡萄牙工廠3D打印了約1000個工裝零件，已成為整個大眾集團的最佳實踐。目前該工廠93％的工裝夾具采取內部按需制造，節省時間并極具成本優勢。因原型和工裝夾具采用內部3D打印，該工廠在2016年節省了16萬歐元的開發成本，2017年這一數據達到32.5萬歐元，成本降低比例達91%；與此同時，其開發時間也減少了95%，大大加快了產品上市速度。
3D打印的機器人終端夾持器
將3D打印技術融入汽車生產制造過程中，這些案例只是冰山一角。寶馬、大眾、福特、本田等車企都在各自的設計中心探索著3D打印對汽車生產制造帶來的更多可能性，相比于傳統造車過程，3D打印技術可以為車企節省更多的成本，縮短研發到上市的時間。3D打印機可以24小時全天候工作，并且可以通過接收到的數據進行逆向生產，讓整個汽車制造過程變得更加靈活多變，使汽車制造業變得更加高效。
3D打印改變電動車行業的“游戲規則”
對于電動車行業來說，3D打印或將"改變游戲規則"。目前，在電動車的推廣上來說，消費者對于有限續航里程的擔憂是一大障礙，而車輛變輕不僅能夠改善燃油經濟性，還能夠延長車輛續航里程。
輕量化制造已經成為了汽車產業發展的重要方向，而3D打印技術的出現及應用，讓汽車輕量化制造的目標變得更容易實現。以特斯拉為例，作為電動車市場絕對的領軍企業，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表面上，從而重新生成所需的形狀。在金屬覆層中，零件修復的類似做法在某種程度上很常見，但在聚合物零件生產中尚未見到。Stratasys和西門子（以及波音和福特）一直在研究這種3D打印硬件，主要用于沉積復合材料。
特斯拉Model Y一體成型車架，將原來70個零部件合為2個大件
在此基礎上，特斯拉汽車公司希望更廣泛地采用3D打印技術來改進生產效率。日前，特斯拉發布了最新的招聘啟事，為美國內華達州超級工廠招聘增材制造技術員，其中提及到了快速發展增材制造業務，可以看出特斯拉看好3D打印技術的潛力，未來將可能會投入更多的應用。
然而，特斯拉對自己使用的3D打印技術嚴格保密，但結構一體化與輕量化的結合是新能源汽車搶占技術發展前沿的一大努力方向。新能源汽車設計迭代快，產量大小存在波動，制造商對于創新生產理念的追求，使得新能源汽車的生產要在靈活性和生產率之間取得平衡。而采用3D打印技術制造整車，在人們覺得瘋狂的同時，卻已經走下生產線。
意大利XEV是全球增材制造（3D打印）的領頭羊，是一家“互聯網+工業4.0+智能電動汽車”的新興造車公司。團隊由來自寶馬、大眾等知名車企。XEV開創性的將3D打印技術應用到汽車研發和生產中，以達到降低造車成本，滿足高度定制化需求的目的。
XEV創新型汽車工廠的核心為智能增材生產解決方案，通過多臺汽車級智能3D打印機的配合，達到環保高效以及低成本的汽車3D打印生產線。XEV創新型汽車工廠相比傳統的汽車生產線，可將成本和新車研發時間減少多達90%。
XEV旗下LSEV電動汽車的每個部件采用3D打印需要花費的時間
XEV的產品YOYO，全身采用3D打印技術制造，盡管只是首批試制車，YOYO目前已獲得多項認證。作為全球首臺量產化3D打印新能源汽車，其最大的特點就是安全性。3D打印的復雜結構可提升零件的強度，同時也會提升整車的安全性和可靠性。XEV 的目標是改變用戶城市內出行的通勤方式，通過創新的增材制造方式，達到產品的個性化定制，最終改變用戶的出行習慣以及生活方式。XEV在香港、上海均設有研發中心和商務機構，旨在于2025年成長為中國年出口量最大的新能源汽車企業。
使用3D打印技術，可以更好地滿足車企的需求。在競爭激烈的汽車制造行業，已經有越來越多的制造商采用3D打印技術在大批量生產前低成本的測試產品和制造定制化的配件。雖然現今階段主流的3D打印技術只停留在樣品生產階段，還不能進入大規模生產環節，但僅在樣品試制階段，就已經為企業節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帶來重大突破，類似YOYO這樣的量產型3D打印新能源車將越來越普遍的出現在購車清單之中。
(責任編輯：admin)
重磅：AI開源大風刮到自動
增材制造助力半導體產業：
非粉末床金屬增材制造綜述
生物3D打印載細胞微球治療
突破：特種鋼細粉收得率達
賦能綠色能源裝備長效運行最新內容
選區激光熔化增材
大型聚合物3D打印
6K Additive最新
如何打造增材制造
3D打印在口腔修復熱點內容
