3D打印技術顛覆汽車制造業

MPV，確切地說，這是一類具有超大車內空間、集轎車的舒適性和類似廂式貨車高大外形于一身的兩廂乘用車，標準的MPV一般提供三排座椅，可供7～8人乘坐。國內MPV市場在歷經多年快速發展后，正面臨大規模的消費轉型。商務MPV車型市場逐漸飽和，更加注重私家用戶需求的家用MPV車型異軍突起。

3D打印技術又稱為“快速成形技術”或“增材制造技術”，誕生于1980年代末。是一種以數字模型文件為基礎，將計算機設計出來的圖形數據導入3D打印設備，打印機內裝有粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過電腦控制將材料疊層添加構造三維物體，最終把計算機上的藍圖變成實物的數字化、智能化增材制造技術。

汽車業高度重視

前不久，一場別開生面的3D打印技術展在英國倫敦舉行。展覽向人們展示了各種利用3D打印技術的前沿產品，展現了這一創新技術在汽車、醫療、影視等諸多領域的無限潛力。

從國際層面看，3D打印已從一個流行的概念變成了一個新興行業。美國總統奧巴馬在國情咨文中提到這項新技術，并希望3D打印成為美國制造業重新煥發出活力的重要推動力。2010年初，世界首款3D打印汽車Urbee 在美國面世，它是一款混合動力汽車，絕大多數零部件來自3D打印，耗時2500小時。據這款車的制造者介紹，將量產這款轎車，并透露該車成本為5萬美元。

Urbee的造型很奇特，它只有三個車輪。這種平扁的造型使其風阻系數達到了0.15，這在汽車工業設計中是個非常出色的數字，可在最大程度上避免空氣阻力。而三輪車設計也是基于這一點的考慮。在動力方面，Urbee采用的是混合動力系統，兩臺電動機加一臺發動機，發動機使用的是乙醇燃料，電池則可以通過Urbee頂部的太陽能面板充電。總之，一切都是為了最大程度節省燃料消耗。

從國內情況看，一些跨國公司也在嘗試將3D打印技術應用于汽車制造過程。通用汽車（中國）前瞻技術科研中心已將這一技術引入，幫助開發汽車模具。據介紹，以往研發一款新車，制造一個零部件，僅開模就需要兩三周時間，現在利用3D打印技術，制作時間縮短到一兩個小時。盡管通用汽車目前尚未直接打印汽車，但這種前期的嘗試，無疑可為未來的大規模應用積累經驗。

對我國汽車行業而言，3D打印技術或將引發一場革命，應該引起汽車企業的高度重視。

零部件的優越性

與傳統制造業的“減材制造技術”相比，3D打印技術的魅力主要在于，3D打印技術可直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件，具有制造成本低、研制周期短、生產效率高等明顯優勢。3D打印已成為引領未來全球制造業發展趨勢的核心技術。

與傳統研發手段相比，3D打印技術生產汽車零部件可快速成形，在設計早期運用這技術驗證產品裝配可行性時，能及時發現產品設計差錯，縮短開發周期，降低研發成本。它無需金屬加工或任何模具，免去了模具開發、鑄造、鍛造等繁雜工序，省去試制環節中大量的人員、設備投入。

據調查，目前國內零部件模具開發周期一般在45天以上，而3D打印技術可以在沒有任何刀具、模具及工裝夾具的情況下，快速實現零件的單件生產。根據零件的復雜程度，需1～7天，與傳統鑄造或鍛造零部件相比，3D打印技術的效率絕對高。

目前，3D打印設備所使用的原材料并不局限于樹脂或工程塑料，金屬材質同樣可以進行3D打印，快速成形。這項技術在汽車零部件領域的應用顯現了很大優勢：一方面，可以直接制造復雜結構的金屬零部件，免去了先開發模具、再制造零部件的工序；另一方面，保證汽車零部件對于精度和強度的需求。

一旦3D打印技術大量使用，汽車生產中傳統的制作模具的環節可以被替代，生產周期和成本有望大幅下降。對于一些小眾需求，汽車企業也可以考慮。比如，消費者希望讓自己新車門把手與眾不同，現在這樣的需求是不可能滿足的，因為制作一個新把手就要開個新模具，其成本以數十萬元計，如果能夠利用3D打印，那么成本只增加了一點點。

對汽車業的影響

在美國，3D打印技術已經被廣泛應用于尖端武器制造、航空航天等軍事領域。在我國，3D打印技術被全面應用于殲-20隱形戰斗機和殲-31第五代戰斗機的研發中。

為推動國內3D打印技術產業化，促進3D打印技術與傳統制造技術的結合，中國3D打印技術產業聯盟兩年前在北京成立。中國3D技術產業聯盟是全球首家3D打印聯盟，為了拓展3D打印技術市場，該聯盟計劃在三年內，將中國打造成為全球最大的3D技術應用國家。汽車及其零部件制造產業，是3D打印技術的重點推廣領域。

雖然3D打印技術已成功地將傳統復雜的生產工藝簡單化，將材料領域的疑難問題程序化，擁有諸多優勢，但就目前的發展來看，如何擴展3D打印技術的應用還存在一些問題。受技術裝備、新型材料、設計軟件、質量安全和公共環境等制約，目前僅適用于小批量、小尺寸、高精度、造型復雜的零部件和元器件的加工制造，還難以代替傳統制造業大規模、大批量的加工制造優勢。

對于3D打印制作整輛轎車，一些專業人士也提出了不同的看法。“整輛車需要使用各種完全不同的材料，雨刷器的塑料就和中控臺的塑料不同，而且還有大量的金屬。如果要打印整臺車，打印機就要應對所有材料，使之都能適應打印過程，并使這些材料實現其功能。”

由于汽車零部件產品的單價遠低于軍工產品，成本較高和打印材料種類較少制約了3D打印技術在汽車零部件制造上的應用，從目前情況來看，3D打印技術取代傳統鑄造、鍛造技術進行汽車零部件的規模化生產還不太現實。只有將其個性化、復雜化、高難度的特點，與傳統制造業的規模化、批量化、精細化相結合，與制造技術、信息技術、材料技術相結合，才能推動3D打印技術在汽車零部件產業的創新發展。

敢做實踐者

今年全國“兩會”上，科技發展、新能源以及由此引發的“第三次工業革命”議題，再次受到熱議。全國人大代表、中國工程院院士黃伯云認為，“第三次工業革命”就是互聯網技術和可再生能源的整合，在這場革命中，數字化、信息化、智能化、個性化的生產方式，正在取代傳統的人工、機器。時下剛剛興起的3D打印技術，集上述特征為一身，被稱為“瘋狂制造”。工信部高層已經表態將推動3D打印產業化，科技部對3D打印的相關戰略規劃正在研究制定中。

對于中國自主車企而言，提升技術前瞻能力，也應成為打造競爭力體系的一部分。3D打印技術之所以應該受到關注，因為這是科技發展的方向。

目前，3D打印技術的應用在汽車領域還處在萌芽階段，在一段時間內還不具備規模生產的經濟性。但這項技術一旦在未來某個節點上得到突破，將大大提高制造的生產效率。這些技術由多種新技術集合而成，如果不及時跟蹤，晚一步怕是要步步晚，最終可能喪失全部競爭力。