3D 打印如何簡(jiǎn)化電動(dòng)汽車制造？

導(dǎo)讀：速度、定制、成本效益……電動(dòng)汽車 (EV) 制造中 3D 打印的優(yōu)勢(shì)不勝枚舉。據(jù)IEA 估計(jì)，2022 年將有超過(guò) 2600 萬(wàn)輛電動(dòng)汽車上路，比上一年增加 60%。盡管這個(gè)數(shù)字相對(duì)于整個(gè)汽車市場(chǎng)而言仍只是滄海一粟，但差距正在以前所未有的速度縮小。

電動(dòng)汽車不僅僅指汽車。電動(dòng)滑板車、手推車、有軌電車、無(wú)人機(jī)、無(wú)人水下航行器、無(wú)人機(jī)、EVTOL直升機(jī)和私人船只都可以歸類為電動(dòng)車輛。

隨著世界朝著可再生的未來(lái)發(fā)展，汽車制造商不斷尋找簡(jiǎn)化流程的方法。增材制造完全符合這一要求，并且已經(jīng)被用于從原型設(shè)計(jì)到打印整輛車的各個(gè)領(lǐng)域。

快速電動(dòng)汽車原型設(shè)計(jì)

隨著電動(dòng)汽車需求的激增，制造商的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間表變得越來(lái)越緊迫。3D 打印可以加速原型制作。設(shè)計(jì)文件可以輕松調(diào)整以進(jìn)行數(shù)字化迭代，然后立即打印以測(cè)試零件的物理版本。

這消除了與傳統(tǒng)方法相關(guān)的漫長(zhǎng)等待時(shí)間和高成本，在傳統(tǒng)方法中，每個(gè)單獨(dú)的原型設(shè)計(jì)都需要外包并通過(guò)成型、鑄造或機(jī)械加工等工藝來(lái)完成。

因此，汽車上市時(shí)間會(huì)大幅度縮短，這對(duì)于每天都會(huì)出現(xiàn)新想法的行業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。一旦找到成功的原型，通�？梢酝ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)大相同的 3D 打印操作來(lái)開(kāi)始生產(chǎn)。

制造終端應(yīng)用零件

在當(dāng)前電動(dòng)汽車環(huán)境下，增材制造的一大優(yōu)勢(shì)是能夠按需小批量打印零件。雖然按單位計(jì)算，傳統(tǒng)方法可能更便宜，但高起訂量使其無(wú)法實(shí)現(xiàn)成本效益。

此外，3D 打印讓工程師能夠以最少的材料制造復(fù)雜的有機(jī)幾何形狀，并將多個(gè)零件整合到一張干凈的打印件中，從而無(wú)需組裝。還可以降低供應(yīng)鏈問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榱慵�可以在任何地方打印�?/div>

但這一切是否意味著要犧牲質(zhì)量？不，實(shí)際上恰恰相反。3D 打印甚至可以為電動(dòng)汽車制造帶來(lái)的一些具體問(wèn)題提供量身定制的解決方案。例如，由于許多部件所需的材料更少，車輛可以變得更輕。這可以延長(zhǎng)電池壽命并擴(kuò)大范圍。較小的零件為乘客、配件或更大的電池提供了更多的空間。

冷卻是電動(dòng)汽車的另一個(gè)主要考慮因素。增材制造提供了不斷擴(kuò)大的材料庫(kù)，其中許多材料具有良好的熱性能。碳纖維和鋁因其令人印象深刻的強(qiáng)度而成為受歡迎的選擇，而鈷酸鋰可用于制造電池電極。

目前使用 3D 打印制造的其他最終用途電動(dòng)汽車零件包括熱交換器、固態(tài)電池、支架、連接器、驅(qū)動(dòng)器外殼、HVAC 運(yùn)動(dòng)學(xué)、照明邊框以及杯架等美觀組件。盡管您可能還沒(méi)有在道路上看到它們，但一些公司已經(jīng)在嘗試完全 3D 打印的車輛。

汽車制造商簡(jiǎn)化電動(dòng)汽車制造工作的另一種方法是建造微型工廠。這些專業(yè)工廠高度自動(dòng)化，運(yùn)營(yíng)成本較低，其設(shè)立的唯一目的是生產(chǎn)小批量的電動(dòng)汽車零部件。這條路線使客戶可以更自由地定制他們的車輛，這似乎是電動(dòng)汽車的發(fā)展方向。

△領(lǐng)先汽車制造商最近使用 3D 打印的一些例子

生產(chǎn)工裝

3D打印不必消耗整個(gè)制造過(guò)程，它可以與傳統(tǒng)技術(shù)協(xié)同工作。著名的尚酷和夏朗車型的制造商大眾汽車歐洲公司 (Volkswagen Autoeuropa) 現(xiàn)在幾乎所有工廠模具都采用 3D 打印技術(shù)。為什么？這是一種生產(chǎn)定制工具、夾具、固定裝置和其他制造輔助設(shè)備的更經(jīng)濟(jì)的方式，而無(wú)需依賴外部供應(yīng)商。據(jù) UltiMaker 稱，“向 3D 打印的過(guò)渡為大眾 Autoeuropa 節(jié)省了 91% 的工具開(kāi)發(fā)成本，并將開(kāi)發(fā)時(shí)間縮短了 95%”。

至關(guān)重要的是，可以在必要時(shí)直接（且非常快速）地完善 3D 模型并創(chuàng)建這些制造輔助工具的變體。同樣，這非常適合測(cè)試新設(shè)計(jì)或材料，并為消費(fèi)者提供潛在的無(wú)限定制選項(xiàng)。此外，還可以引入 3D 掃描進(jìn)行超高效的質(zhì)量檢測(cè)。汽車制造商甚至可以快速收集最復(fù)雜幾何形狀的精確測(cè)量結(jié)果，確保工具始終符合質(zhì)量控制規(guī)范。

如果某些東西不太符合要求，可以通過(guò)增材制造輕松修復(fù)或更換。隨著時(shí)間的推移，通過(guò)最大限度地減少停機(jī)時(shí)間，可以節(jié)省大量直接成本和機(jī)會(huì)成本。

電動(dòng)汽車制造 3D 打印的未來(lái)

增材制造在傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)中獲得吸引力經(jīng)歷了一段艱難的時(shí)期，傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)的流程和供應(yīng)商關(guān)系已經(jīng)建立了很長(zhǎng)時(shí)間。此外，無(wú)論如何，該技術(shù)還沒(méi)有準(zhǔn)備好大規(guī)模生產(chǎn)。

然而，電動(dòng)汽車代表了一種新型現(xiàn)代機(jī)器，需要現(xiàn)代制造方法。對(duì)于小批量、按需、高度可定制的生產(chǎn)，3D 打印是一個(gè)完美的解決方案——通過(guò)盡早成為電動(dòng)汽車制造過(guò)程的關(guān)鍵部分，增材制造可以同步擴(kuò)展，并鞏固其作為長(zhǎng)期行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的地位。

展望未來(lái)，3D 打印的潛在用例是無(wú)窮無(wú)盡的

例如，電動(dòng)汽車就是自動(dòng)駕駛的代名詞。隨著乘坐自己汽車的乘客變得司空見(jiàn)慣，室內(nèi)設(shè)計(jì)的自由度占據(jù)了首位。隨著駕駛員的注意力轉(zhuǎn)移到車內(nèi)，3D 打印使他們能夠打造更加個(gè)性化的環(huán)境。

截至 2022 年，英格蘭所有新住宅和建筑物都必須安裝電動(dòng)汽車充電站，而供應(yīng)商已經(jīng)在努力滿足需求。制造商將不可避免地采用 3D 打印來(lái)加快電路支架、外殼和外殼等整體零件的生產(chǎn)。

如今，談?wù)撔录夹g(shù)很難不提到人工智能。文本到 3D 模型的人工智能工具將使汽車制造商能夠比以往更快地生成零件或制造輔助工具的新概念，然后可以打印出來(lái)進(jìn)行測(cè)試。想象一下，為客戶提供一個(gè)門(mén)戶，他們可以在其中生成零件的定制設(shè)計(jì)并按需打印。如果沒(méi)有增材制造，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。

△汽車的逆向建模

人工智能最終可能會(huì)集成到 3D 打印機(jī)中，幫助它們自動(dòng)檢測(cè)可能導(dǎo)致差異或錯(cuò)誤的工作環(huán)境變化并做出反應(yīng)。

3D 打印為制造商提供了創(chuàng)新、高效且適應(yīng)性強(qiáng)的解決方案，以應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車帶來(lái)的獨(dú)特挑戰(zhàn)。增材制造具有加速原型設(shè)計(jì)、促進(jìn)靈活的按需生產(chǎn)以及優(yōu)化現(xiàn)有工廠工作流程的能力，有望成為電動(dòng)汽車領(lǐng)域的中流砥柱。