3D打印制造一輛汽車需要多長時間？

△定制的汽車設(shè)計，攝影 ：Kristine Jayne

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)時代可能還需要一段時間。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。

不管怎么說，在3D打印汽車的背景下，人們經(jīng)常想知道的一件事是，3D打印汽車需要多長時間？要回答這個問題，我們需要考慮幾個變數(shù)，因為一輛汽車是一個復(fù)雜的設(shè)備，有數(shù)百個各種材料組成的零件。不過就本文而言，我們將認(rèn)為3D打印的汽車是指整個車身被3D打印出來的汽車，包括大部分部件，不包括車輪、底盤和發(fā)動機等主要功能部件。

考慮到這個定義，南極熊帶大家來看看一些現(xiàn)實生活中的例子，如果你打算 "在家嘗試一下"，你會有怎樣的期待。接下來，我們將簡單強調(diào)一些影響打印速度的因素，最后，我們再看幾個很酷的3D打印汽車項目，最終得出我們的答案。

△這位爸爸為兒子3D打印了一臺蘭博基尼Aventador (圖源：Motor1.com)

項目

斯特林-巴克斯（Sterling Backus）想要一個可以作為STEM教育工具的項目，在他的兒子在Xbox視頻游戲中駕駛了一輛蘭博基尼Aventador后，他制作了一輛蘭博基尼Aventador的復(fù)制品。Backus 先生將他價值 2 萬美元的項目命名為 "攔截者"，他手工打造了這輛車的底盤，并使用 V8 發(fā)動機提供動力。

材料與研究

首先，Sterling從網(wǎng)上論壇上找到了面板的布局，并對其進(jìn)行了修改，以便打印。不幸的是，打印出來的塑料無法承受太陽的熱量，所以他加入了碳纖維封裝。

為了滿足他所有的打印需求，Sterling使用了一臺Creality CR-10打印機（創(chuàng)想三維）。他還承認(rèn)自己看了不少內(nèi)容豐富的YouTube視頻。

成果與資源

這個項目在網(wǎng)上和媒體上引起了極大的關(guān)注，蘭博基尼給了Backus先生一輛真正的Aventador。我們不能保證，如果你嘗試著在家里造車，這種情況會不會發(fā)生在你身上，但值得一試!

制作3D打印車
影響打印時間的因素

△3D打印改變了汽車行業(yè)的游戲規(guī)則 (來源：eeeDesignIT)

影響3D打印的打印時間有幾個因素，打印汽車也不例外。

尺寸和幾何形狀

先說一個簡單的例子。車子越大，打印時間就越長，因為擠出機要制造更多的層數(shù)。另外，如果零件越復(fù)雜，需要打印時間越長。

速度與質(zhì)量

在打印過程中，速度與質(zhì)量是一種權(quán)衡，打印的質(zhì)量在很大程度上取決于層高，層數(shù)越薄意味著質(zhì)量越好，但打印時間越長。層高是在切片軟件中調(diào)整的，通常在100到500微米之間。在我們的打印機設(shè)置指南中可以找到一些提示，以獲得完美的打印速度。

技術(shù)

大多數(shù)人可能會使用FDM打印機，有的是卡式打印機，有的是三角洲打印機。雖然兩者都有其優(yōu)點和缺點，但由于運動的流暢性，三角洲的速度更快，這一點已成為普遍共識。


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1號車：LSEV

△LSEV是一款很有前景的3D打印汽車（來源：Arch20）

LSEV（低速電動車）本來是要成為首款3D打印的量產(chǎn)車。原本預(yù)計這款車將在2019年年底上市，售價1萬美元，但目前我們還沒有得到廠家的最新信息。

這款車來自于3D打印材料公司Polymaker和意大利汽車制造商XEV的合作。3D打印LSEV的所有零件需要三天時間。

與 "普通 "汽車有2000多個零件不同，LSEV只有57個零件。而且在大尺寸FDM技術(shù)和四種不同等級的TPU（熱塑性聚氨酯）和聚酰胺（俗稱尼龍）的幫助下，兩家公司的生產(chǎn)成本大幅降低。

制造商：XEV和Polymaker
使用的技術(shù)：FDM
打印時間：3天

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2號車：Strati

△來自Local Motors公司的Strati 3D打印汽車，其紅色的座椅非常火爆（圖源：Local Motors via Thingiverse）。

Strati是在2014年芝加哥國際制造技術(shù)展上首次展示的，這是Local Motors、橡樹嶺國家實驗室(ORNL)和辛辛辛那提的合作項目。3D打印Strati 花了44個小時，隨后又進(jìn)行了三天的銑削和組裝。

此后，ORNL將打印時間縮短至24小時以內(nèi)，仍在進(jìn)行更多的研究，希望能在10小時內(nèi)打印出這款車。

只有Strati的車身是3D打印的，而不是機械部件，但這仍然是3D打印能力的一個很好的證明。制造商堅稱，Strati是世界上第一輛3D打印的電動車，除了 "機械部件 "之外，其他的部件都是用3D打印的。

廠商：Local Motors、ORNL和Cincinnati公司
使用的技術(shù)：FDM (BAAM)
打印時間：24小時（最初為44小時）。

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3號車：Olli 2.0

△Olli班車在行動中（圖片來源：本地汽車）。

最早生產(chǎn)Strati的Local Motors公司后來推出了Olli，這是一款3D打印的自動穿梭巴士，設(shè)計用于低速運輸。該公司使用了一些大尺寸的3D打印機來生產(chǎn)Olli的大部分部件，包括ORNL的大面積快速成型制造（BAAM）和Thermwood的大規(guī)�？焖俪尚椭圃欤↙SAM）機器。

Olli 1.0在2016年首次亮相，隨后Olli 2.0在2019年推出。兩者有很大的相似之處，都具備了4級自主能力，也就是說，它們可以在某些條件下，在沒有任何人工輔助的情況下進(jìn)行自主駕駛。

與前代車型不同的是，Olli 2.0采用了80%的3D打印技術(shù)，單次充電時續(xù)航能力更強，并配備了輪轂電機。它的用戶界面也進(jìn)行了大幅改造。

自推出這款電動無人駕駛公交車以來，Local Motors已經(jīng)測試了2000多種增材制造和打印材料的組合。目前，Olli 2.0的打印和組裝大約需要10個小時。

制造商：Local Motors
使用的技術(shù)：FDM（BAAM和LSAM）
打印時間：10小時


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4號車：Shelby Cobra

△3D打印的Shelby Cobra謝爾比眼鏡蛇（圖片來源：CincinnatiWeb通過YouTube）。

根據(jù)ORNL的說法，打造Shelby Cobra的整個過程花了6周時間。其中包括24個小時打印汽車的零件，8個小時打印模具部件，4個小時加工車身。

這輛車是用BAAM機器打印出來的，這使得它的復(fù)合材料零件強度大，重量輕，尺寸大于1立方米。這款經(jīng)典汽車的3D打印版包含約500磅的打印件，由20%的碳纖維制成。

制造商：ORNL
使用的技術(shù)：BAAM (FDM)
打印時間：24小時

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5號車：Urbee 2.0車型

△3D打印的汽車Urbee  (來源：Motor Lust)

這款水滴形的三輪兩用車是工程師Jim Kor的創(chuàng)意。他利用FDM技術(shù)制造出了這款車的車身，他有一個夢想，那就是打造一款現(xiàn)代化的、可持續(xù)發(fā)展的交通工具，徹底改變通勤方式。

Kor先生利用3D打印技術(shù)的設(shè)計自由度，將這款車的多個部件組合成簡單、統(tǒng)一的車身形狀。外觀的輕量化結(jié)構(gòu)使得阻力和油耗降到最低。根據(jù)Kor先生的說法，它的阻力系數(shù)只有0.15。(一般的現(xiàn)代汽車的阻力系數(shù)在0.25到0.3之間)。

不過，Urbee 2.0并不是全部使用3D打印的塑料制造，關(guān)鍵的部件還是用金屬制成的。這款車的大部分動力來自于36伏的電動機，再加上一臺乙醇發(fā)動機來提高速度。Urbee 2.0最終的車重不到1,200磅，這意味著它在技術(shù)上將被登記為摩托車而不是乘用車。

Urbee本應(yīng)是城市交通領(lǐng)域的下一個大事件，但遺憾的是，自從2013年首次推出后，我們就沒有聽到什么消息。

生產(chǎn)商：Kor Ecologic & RedEye
使用的技術(shù)：FDM
打印時間：約100天

用上面的例子作為參考點，我們可以給出一個簡單的答案：大約2天。那是48小時打印出汽車的車身加上零部件，這還沒有考慮到成品車需要的后期處理工作。

我們也不得不承認(rèn)，3D打印整體上的速度越來越快，我們的3D打印汽車的例子也是如此。不要忘記，早在2014年的時候，打印Strati需要44個小時，但現(xiàn)在這個時間已經(jīng)縮短到了24個小時，希望能縮短到10個小時。

考慮到早在2003年，Urbee的打印時間大約需要100天，10個小時是相當(dāng)驚人的，也是一個巨大的飛躍。如果按照這樣的趨勢發(fā)展下去，我們只能猜測，打印時間會不斷減少，可能一天就能打印出一整輛汽車。


編譯自：all3dp