淺析3D打印技術(shù)在未來汽車工業(yè)中的前景展望

劉冠辰

摘要：本文從3D打印技術(shù)的角度出發(fā)，闡述了其對汽車產(chǎn)業(yè)宏觀發(fā)展的前景展望，首先介紹了3D打印技術(shù)的原理與發(fā)展現(xiàn)狀及汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)的概念，然后從四個方面介紹了3D打印技術(shù)對汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)的積極影響，從而得出結(jié)論，論證了3D打印技術(shù)在未來汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)中會帶來重要的改進與變革。

關(guān)鍵詞：3D打??；汽車工業(yè)；前景

1 3D打印技術(shù)概述

1.1 3D打印技術(shù)原理

3D打印即快速成型技術(shù)的一種，1983年，查克·赫爾發(fā)明了SLA3D打印技術(shù)，并將它稱作立體平版印刷，3D打印技術(shù)也由此正式誕生。它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的。

3D打印機又稱三維打印機，最早由美國麻省理工學院（MIT）于1993年開發(fā)，是一種累積制造技術(shù)，即快速成形技術(shù)的一種機器，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體?，F(xiàn)階段三維打印機被用來制造各式各樣的工業(yè)產(chǎn)品。3D打印機的原理是把數(shù)據(jù)模型和原料放進3D打印機中，機器會按照程序沿著X、Y、z軸把產(chǎn)品一層層造出來。3D打印機堆疊薄層的形式多種多樣。3D打印機與傳統(tǒng)打印機最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實實在在的原材料，堆疊薄層的形式有多種多樣，可用于打印的介質(zhì)種類很多，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機還能結(jié)合不同材質(zhì)，使打印出來的產(chǎn)品呈現(xiàn)多樣化，現(xiàn)在市面上主流的三種3D打印技術(shù)原理分別是；①絲狀材料選擇性熔覆工藝②光敏樹脂選擇性熔覆工藝③粉末材料選擇性熔覆工藝。

1.2 3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)今3D打印技術(shù)可以應(yīng)用在很多專業(yè)領(lǐng)域，例：食品加工、軍事、航天、醫(yī)學、建筑、汽車、電子等，在各個行業(yè)表現(xiàn)均很出色。2014年9月15日，世界第一臺3D打印車由美國LocalMotors公司設(shè)計并制造，名叫“Strati”，整個車身上靠3D打印出的部件總數(shù)為40個，汽車動力是電能源，最高時速約64公里，車內(nèi)電池可供行駛190至240公里，并且車身造型設(shè)計方面，十分時尚酷炫。2015年7月，美國舊金山的DivergentMicro-factories（DM）公司又推出了世界上首款3D打印的超級跑車名叫“刀鋒”。

3D打印逐漸走向民用化普及的趨勢，個人使用3D打印機的速度已突破了送絲速度300mm每秒的極限，已達到350mm每秒，體積也朝著輕量級發(fā)展。世上最小的3D打印機來自維也納技術(shù)大學，這款迷你3D打印機只有大裝牛奶盒大小，重量約1.5公斤。

目前3D打印技術(shù)只是處于一個顛覆性征程起點，處于運用3D打印技術(shù)自由創(chuàng)造新形狀這一階段的末端，之后可以利用3D打印機創(chuàng)造新材料，進而幫助人們創(chuàng)造新系統(tǒng)，并利用機器人打印機器人，實現(xiàn)機器的自我繁衍。

2 汽車工業(yè)概述

汽車工業(yè)發(fā)源于歐洲，最初出現(xiàn)的是蒸汽機汽車，到19世紀末葉，第二次工業(yè)革命，才出現(xiàn)了內(nèi)燃機汽車，但現(xiàn)代汽車工業(yè)的形成，則是由美國主導的。中國，1956年第一汽車制造廠成批生產(chǎn)解放牌載重汽車，打開了中國汽車工業(yè)的大門，多年來中國的汽車工業(yè)有了很大發(fā)展，相繼建立了不少主機廠、改裝廠以及零配件廠現(xiàn)在已經(jīng)能生產(chǎn)載重汽車、越野汽車、自卸汽車、牽引車、大客車、小轎車等各種類型的汽車。

汽車工業(yè)是一個國家最重要的經(jīng)濟支柱之一，它是生產(chǎn)各種汽車主機及部分零配件或進行裝配的工業(yè)部門，主要包括生產(chǎn)發(fā)動機、底盤和車體等主要部件，并組裝成車的主機廠和專門從事各種零、部件的配件廠。汽車工業(yè)的發(fā)展是一個國家綜合國力的體現(xiàn)，也是國家產(chǎn)值和銷售收入的重要來源，汽車工業(yè)的發(fā)展必然會推動許多相關(guān)工業(yè)部門的發(fā)展，它是綜合性的產(chǎn)業(yè)，同時也是高度技術(shù)密集型工業(yè)它要運用到許多科學領(lǐng)域里面的新材料、新設(shè)備、新工藝和新技術(shù)。

同時汽車工業(yè)面臨著一些巨大的問題，那就是企業(yè)成本和企業(yè)生產(chǎn)效率的問題，嚴重影響收益，所以近年來，汽車國產(chǎn)化越來越重要，從開始的引進外資為汽車工業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)到現(xiàn)在的汽車國產(chǎn)化率穩(wěn)固提高，從而帶動汽車零部件工業(yè)和其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但這一進程不能太急功近利，汽車國產(chǎn)化率過高，會影響汽車的產(chǎn)品質(zhì)量，畢竟技術(shù)不是一天形成的是一個循序漸進的過程。

3 3D打印技術(shù)對汽車工業(yè)的影響

3.1 設(shè)計輕量化

汽車在起初的設(shè)計階段是一段漫長且艱辛的過程，大量的設(shè)計工作沒有適當?shù)谋憩F(xiàn)手法進行表達，不僅讓設(shè)計師與工程師苦惱，還使整個汽車生產(chǎn)過程時間延長了，此時就可以將3D打印技術(shù)應(yīng)用到其中去，它可以進行小型化打印，摒棄了以往的傳統(tǒng)制作模型的方式，將設(shè)計師的想法展現(xiàn)的淋漓盡致，汽車的缺點與不足也十分明顯，大大的縮短了修改汽車設(shè)計的時間，整個設(shè)計的過程輕松愉快，同時也大幅度減輕了工程師的工作量。

3.2 成本降低化

汽車制造成本居高不下是我國目前面臨的關(guān)鍵問題之一，在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中，控制成本是汽車制造商亙古不變的話題，影響汽車產(chǎn)品在市場上的競爭能力的同時，也降低了汽車產(chǎn)品的利潤空間，從而影響整個公司的贏利能力，以往設(shè)計一輛汽車包括生產(chǎn)汽車零部件成本降低的方法大部分是在材質(zhì)方面做出讓步，這種方法對于成本降低化并不是最理想的選擇，反而3D打印技術(shù)，可以大批量化進行工業(yè)作業(yè)，雖然現(xiàn)在的3D打印技術(shù)并不能打印剛強度的零部件，但技術(shù)在不斷地發(fā)展與完善，在不遠的將來3D打印技術(shù)一定能將汽車工業(yè)成本降低化這一理念得以實現(xiàn)的。

3.3 效率提高化

有了前兩者的鋪墊，效率自然會隨之降低很多，大大減輕了人工耗時，與企業(yè)生產(chǎn)成本，在原有的高效率基礎(chǔ)之上，更加迅速，或許現(xiàn)在的3D打印技術(shù)還不能支持批量化作業(yè)，但是第三次工業(yè)革命不久即將掀起全球范圍的創(chuàng)新浪潮，劃開現(xiàn)實世界與虛擬世界障礙，使技術(shù)與藝術(shù)零隔閡。

3.4 模型精準化

以往的汽車設(shè)計模型制作，工藝繁復，并且耗時耗力，需要用到很多人去測量尺寸，不能有大的偏差，否則會影響整個汽車的美觀與設(shè)計理念，如果此時利用了3D打印技術(shù)快速成型的特點，對于整個汽車工業(yè)都是飛躍性的進展，通過計算機制作出來的模型，精準程度絕對超出人們的想象。

4 結(jié)論

3D打印技術(shù)作為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)之一，必將顛覆汽車工業(yè)的傳統(tǒng)模式，能夠做到設(shè)計輕量化，成本降低化，效率提高化，模型精準化這四個核心關(guān)鍵，在未來汽車工業(yè)中呈現(xiàn)出一種新的生產(chǎn)模式，同時，3D打印技術(shù)不但能節(jié)約材料與能源，還可重復利用做到汽車產(chǎn)業(yè)的綠色環(huán)保，總之，3D打印技術(shù)在未來汽車工業(yè)中的前景勢必會日高日上。