3D打印在汽車產業中的應用

徐國松 朱訓明

3D打印在汽車產業中的應用

徐國松 朱訓明

3D打印產品的開發周期短、成本低，對市場變化反應靈活，在促進大眾創業、萬眾創新和實現智能化制造方面具有無可比擬的優勢。3D打印不但有助于縮短汽車零部件產品的開發周期，而且可以實現復雜精密零部件的一體成型，有助于實現汽車輕量化。在解決其應用的技術瓶頸后，可以大大促進汽車產業的工業自動化生產，同時滿足市場的個性化需求。

3 D打印概述

3D打印，也叫增材制造技術，正越來越多地見諸媒體，3D打印的房子，汽車，人體器官……已經一步步地變成了現實。2015年8月21日，國務院舉辦專題講座，討論加快發展先進制造與3D打印等問題。2015年10月15日，國務院總理李克強在《求是》刊文，論述了大眾創業，萬眾創新的發展戰略，重點推介了3D打印技術。可以說，3D打印技術已經逐漸走出了科技圈，上升到了國家戰略的層次，不再是小打小鬧的小眾產業。3D打印產品的開發周期短、成本低，在促進全民創業和創新方面具有無可比擬的優勢，這也是3D打印在“中國制造2025”和“雙創”戰略中具有重大意義的原因。

與3D產業在媒體上的熱鬧形成鮮明對比的是，3D打印產品在消費市場上仍然難覓蹤跡。3D打印產業的發展現狀究竟如何？3D打印在汽車領域的應用潛力究竟有多大？及早地分析回答這些問題，事關我們能否在新一輪的科技革命和產業變革中繼續占據行業的領跑地位。3D打印技術的發展已經有35年，相關產業方興未艾，在政府相關政策的大力支持下，資本和創客們的大量涌入將對行業發展產生新一輪的推動，我們思考這些問題可以說正當其時。

3 D打印在汽車產業中的應用

根據Industry Week的一份報告，快速成型技術有31.7%的份額用在了汽車領域。福特、寶馬分別在上世紀80年代、90年代初就已經開始引進3D打印技術。如今，幾乎所有的整車廠都在采用快速成型技術來進行車輛不同階段的研發。采用3D打印可以大大縮減設計的周期和成本，改變了傳統制造的理念和模式。除了在產品研發階段，3D打印也開始逐步應用在小批量的零件制造上。

2013年，世界第一輛3D打印汽車Urbee2問世；2014年，3D打印汽車制造商Local Motors又推出了Strati；2015年，Divergent Microfactories公司推出了首款3D打印超級跑車Blade；2015年3月份，國內也有人推出了首款“3D打印”概念車。似乎3D打印汽車的前景已經一片光明，事實真的如此嗎？恐怕答案會讓很多人失望。然而，目前的3D打印汽車更多的是一種商業宣傳的策略，以Local Motors的Strati為例，這款車號稱只有40多個零部件，用時44小時即可“打印”完成，實際上只有車身、底盤、儀表盤、座椅等外部零部件由3D打印，其他的關鍵性部件，比如動力傳動系統、車輪、輪胎、擋風玻璃、線路等都是傳統方法制造后組裝上去的。

坐在家里給自己打印一輛汽車的夢想還遙遙無期，但是這些概念車的出現至少為我們展現了一種新的制造理念和模式。3D打印技術可以成型非常復雜的零部件，這使得多部件一體化成型成為可能，將大大簡化汽車的結構，減輕汽車的重量。

3 D打印的技術障礙

雖然3D打印的前景無限美妙，但是仍然有很多技術障礙需要突破，這既是一項挑戰，也為我們搶占技術先機提供了機會。目前3D打印的技術障礙主要體現在三個方面：打印材料、打印設備和技術參數。

打印材料是3D打印技術難以推向市場的最主要原因之一，目前可用于3D打印的材料不多，且大部分成本較高，用在結構件上尚顯性能不足。

根據原理不同，3D打印設備包括選擇性激光燒結、直接金屬激光燒結、熔融沉積式、數字光處理、熔絲制造、融化壓模式、分層實體制造、電子束融化成型、立體平版印刷等。

3D打印的技術參數主要包括粉末材料顆粒大小的選擇、分層打印的層厚、激光功率、熔化溫度以及打印速度等。

3 D打印在汽車產業中的前景分析

工業革命使人類生產活動由手工作坊逐步發展到機械化大生產，如今，隨著新技術的不斷涌現，第三次工業革命正在形成，在規模化生產的同時，對個性化產品的需求逐漸增加。對大規模生產企業來說，生產模式僵化，轉型緩慢是無法回避的一個問題。3D打印技術的興起，為解決這一問題提供了途徑。以汽車行業為例，以前一款汽車的設計周期大約是兩年，現在應用3D打印技術進行產品開發，每年都可以推出兩到三款新產品。這只是3D打印在產品設計開發階段的應用，如果可以實現3D打印的批量化生產，由于產品的設計周期和成本大大下降，將可以使企業的生產更加靈活，對市場的需求做出更快速的反應。

換句話說，3D打印可以使企業的規模化生產“化整為零”，由一個龐然大物分解為幾十個甚至上百個小微企業，每一臺3D打印設備都可以對接一個消費者群體，從而可以有效解決生產模式僵化、轉型緩慢的問題。同時，3D打印技術更符合工業自動化發展的潮流，也更容易實現“機器換人”的發展思路。

總而言之，3D打印技術不是屠龍技，而是御龍訣，未來也將成為全球制造產業的兵家必爭之地，國務院在2015年年初發布的《國家增材制造（3D打印）產業發展推進計劃》更是從政策上明確了這一點。如今3D打印產業剛剛興起，仍有很多技術障礙需要克服，但是產品和技術的開發正是在突破障礙中一步步完善的，正如硅谷有一句話，如果你推出的第一代產品已經是完美的，那就是推出得太晚了。政策的利好以及它所帶來的美好愿景和可預見的豐厚回報，正吸引著越來越多的人才和企業加入其中。

（作者單位：威海萬豐鎂業科技發展有限公司）