看3D打印如何讓賓利和蘭博基尼“獨(dú)步天下”？

自3D打印技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，汽車行業(yè)3D打印市場(chǎng)一直保持著驚人的增長(zhǎng)速度。聯(lián)合市場(chǎng)研究公司（Allied Market Research）的一份報(bào)告指出，截至2023年，汽車3D打印行業(yè)或?qū)⒏哌_(dá)27.3億美元，從2017-2023年的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)率為19.7%。

隨著汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，車企們紛紛開(kāi)始尋求更新的技術(shù)來(lái)降低成本并提升效率。如今，大型原始設(shè)備制造商（OEM）的裝配工廠都在爭(zhēng)相部署3D打印機(jī)，以提高裝配線甚至整個(gè)工廠的生產(chǎn)率。當(dāng)下乃至未來(lái)，3D打印將繼續(xù)憑借五大“絕招”顛覆汽車行業(yè)。

今天，我們就來(lái)盤點(diǎn)一下這五大“絕招”。

1由小及大：極具靈活性的最優(yōu)設(shè)計(jì)

在汽車設(shè)計(jì)初期階段采用3D打印機(jī)的一大好處，就是能夠在評(píng)估或零件到達(dá)裝配線之前就進(jìn)行比例調(diào)整。賓利汽車（Bentley Motors）就是一個(gè)很好的例子。未來(lái)生產(chǎn)車輛的每個(gè)細(xì)節(jié)，幾乎都能夠通過(guò)Stratasys PolyJet™技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。賓利汽車設(shè)計(jì)工作室同時(shí)配備了Stratasys Objet30 Pro™和Objet500 Connex™多材料3D打印機(jī)。

賓利汽車設(shè)計(jì)工作室運(yùn)營(yíng)與項(xiàng)目經(jīng)理David Hayward表示：“Objet30 3D打印機(jī)的精確性，使我們能夠生產(chǎn)出全尺寸零件十分之一的等比例模型。一旦比例獲批，我們就可以繼續(xù)使用更大的Objet500 Connex™ 3D打印機(jī)，生產(chǎn)出全尺寸零件三分之一的模型、全尺寸零件以及結(jié)合了不同材料特性的零件，而無(wú)需進(jìn)行裝配�！�

此外，公司還能借助PolyJet技術(shù)打印半透明原型。事實(shí)上，根據(jù) Hayward 所述，汽車內(nèi)外所用的每個(gè)可能想到的物件都可以使用該技術(shù)來(lái)制作。通過(guò) PolyJet 的類橡膠材料，賓利汽車可以生產(chǎn)出不同硬度、伸長(zhǎng)率以及抗撕裂強(qiáng)度的橡膠零部件。

2快速工裝：精簡(jiǎn)流程，節(jié)約耗時(shí)

快速工裝已成為許多汽車客戶的關(guān)注焦點(diǎn)，這一趨勢(shì)在未來(lái)幾年內(nèi)還將繼續(xù)攀升。Stratasys的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，60%的意大利客戶都在使用Fortus® 3D打印機(jī)進(jìn)行制造工作。

據(jù)介紹，“有的企業(yè)采用3D打印機(jī)來(lái)預(yù)生產(chǎn)模具，然后再進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的前50-200次迭代�！比缓螅�工程師可以對(duì)模具進(jìn)行評(píng)估，以確定生產(chǎn)“最終鋼制模具版本”之前的最佳設(shè)計(jì)。較之傳統(tǒng)的加工方法，從一開(kāi)始就用增材制造技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)工裝，可省去許多步驟和成本。

精簡(jiǎn)工裝流程的最佳案例，要追溯到2011年。Aventador是蘭博基尼（Lamborghini）旗下的一款旗艦車型。這款售價(jià)40萬(wàn)美元的Aventador，時(shí)速可達(dá)370英里/每小時(shí)，其諸多優(yōu)異性能都?xì)w功于它的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合硬殼式構(gòu)造，它構(gòu)成了集成式車身底盤核心。整個(gè)車身和底盤只有505磅重。

借助Stratasys Fortus 3D打印，蘭博基尼利在20天內(nèi)就設(shè)計(jì)構(gòu)建并組裝出新款A(yù)ventador的1/6比例原型，包括車身、底盤和零件，總成本才3,000美元，而采用傳統(tǒng)制造工藝，則需要耗時(shí)4個(gè)月，耗資40,000美元。

蘭博基尼實(shí)驗(yàn)室FDM 3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)制作流程的成本與耗時(shí)對(duì)比

3快速定制
對(duì)汽車制造商而言，小批量生產(chǎn)定制化車型（尤其是內(nèi)飾）往往成本高昂。但3D打印提供了經(jīng)濟(jì)可行的解決方案。從實(shí)際情況看，定制內(nèi)飾是3D打印來(lái)解決的另一個(gè)主要需求，包括制作小批量專用儀表盤等部件。雖然電動(dòng)汽車仍屬于小批量生產(chǎn)市場(chǎng)，但市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，3D打印或能發(fā)揮更為突出的作用。

Stratasys與一家德國(guó)汽車制造商合作，生產(chǎn)10,000輛“駕駛員友好型”汽車，3D打印技術(shù)非常適合，無(wú)論是在成本還是在材料方面。

這些車輛需要輕量化、高度專業(yè)化的零部件，進(jìn)行小批量生產(chǎn)正好是FDM的“菜”。Stalasys最近與一個(gè)小型商用電動(dòng)汽車（EV）制造商展開(kāi)合作，他們生產(chǎn)的熱成型車頂工具將整體車重減輕了約5%。

定制化也適用于售后市場(chǎng)，尤其是在藝術(shù)性和工業(yè)設(shè)計(jì)相融合的時(shí)候。雖然目前仍存在一些技術(shù)障礙，但它顯示了3D打印在日益增長(zhǎng)的電動(dòng)汽車市場(chǎng)的巨大應(yīng)用潛力。

4隨需進(jìn)行驗(yàn)證及先進(jìn)測(cè)量

此外，3D打印將在測(cè)量和零件組裝方面扮演越來(lái)越重要的角色。一家知名汽車零件供應(yīng)商與Stratasys的工程師合作開(kāi)發(fā)了一種多功能工具，能夠?qū)ψ罱K組裝前的前燈（或尾燈）上的多個(gè)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。它不僅將三個(gè)不同的測(cè)量步驟相集成，而且還取代了功能較少的鋼制或鋁制工具，使成本下降三分之二，而且，F(xiàn)DM生產(chǎn)的工具重量輕，可隨處挪動(dòng)。

目前，越來(lái)越多的生產(chǎn)商采用Fortus 3D打印機(jī)來(lái)生產(chǎn)用于裝配過(guò)程所需夾具。例如，他們使用PolyJet Tango™這種橡膠類材料，生產(chǎn)組裝過(guò)程中用于測(cè)量門縫間隙的工具。

5功能測(cè)試：確認(rèn)設(shè)計(jì)的可行性
約10年前，Stratasys的專家們展示了菲亞特汽車公司（Fiat）如何用FDM技術(shù)來(lái)制造車門和車身板件。由于SLA和SLS技術(shù)無(wú)法生產(chǎn)出沒(méi)有翹曲變形的零件，而FDM零件卻不會(huì)隨著時(shí)間推移發(fā)生形變。因此，被FDM技術(shù)所震撼的克萊斯勒菲亞特集團(tuán)（Chrysler Fiat Group）購(gòu)買了多臺(tái)Fortus 3D打印機(jī)，制造了功能更加完備的零部件。

例如，它們可以為發(fā)動(dòng)機(jī)艙制造出能夠經(jīng)受得住耐化學(xué)藥品腐蝕性及耐熱性等功能測(cè)試的復(fù)雜零部件。ULTEM 9085樹(shù)脂是一種阻燃、高性能的熱塑性塑料，是制造測(cè)試車輛復(fù)雜零部件（包括發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部零件）的首選材料。其“重量-性能比”類似于這些應(yīng)用中采用的一些鋁合金，并且能夠承受186攝氏度的高溫。

另一種流行的汽車零件材料是ULTEM 1010樹(shù)脂，與ULTEM 9085樹(shù)脂相比，ULTEM 1010樹(shù)脂具有更高的耐溫性、更強(qiáng)的剛性，且能夠承受214攝氏度的高溫。

在零件或整個(gè)組件投產(chǎn)之前采用使用FDM技術(shù)，不僅能夠確認(rèn)可行性，還能確認(rèn)不可行性。

例如，現(xiàn)代摩比斯（Hyundai Mobis）為起亞（Kia）的Spectra車型生產(chǎn)了一個(gè)ABS塑料儀表盤原型，并用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)其進(jìn)行了精確掃描，以確保與原始設(shè)計(jì)精準(zhǔn)的一致性。然而，原始設(shè)計(jì)的27個(gè)缺陷完整暴露，這些缺陷不僅會(huì)造成成本增加并延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，還將影響精確度與完整度。

寫在最后：汽車行業(yè)一直都是最復(fù)雜的快節(jié)奏行業(yè)之一， 隨著各種新應(yīng)用的不斷發(fā)現(xiàn)、測(cè)試與實(shí)現(xiàn)，3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的巨大潛力才僅僅漏出了“冰山一角”，我們相信未來(lái)還將顛覆汽車制造領(lǐng)域的更多的環(huán)節(jié)。

來(lái)源：Stratasys3D打印觀察