淺談3D打印技術(shù)在摩托車外觀改裝中的應(yīng)用

宮效乾 杜海濱

深圳技術(shù)大學(xué)/工業(yè)設(shè)計學(xué)院 廣東 深圳 518118

引言

本文主要論述關(guān)于輕型兩輪摩托車（街道型摩托車、賽道型摩托車）可改裝的外觀件都有哪些（如何進(jìn)行改裝）、現(xiàn)有摩托車改裝外觀部件的方法及其缺陷、3D打印技術(shù)在汽車（四輪有頂機動車）制造中的應(yīng)用、3D打印技術(shù)在進(jìn)行摩托車改裝中與現(xiàn)普遍改裝方式相比有哪些優(yōu)勢、3D打印技術(shù)在進(jìn)行改裝時的實際操作、簡述3D打印技術(shù)在機動車制 造過程中的實際操作步驟，例如將金屬材料進(jìn)行溶化處理后再進(jìn)行分層堆積、在原廠部件的裝卸位置和插槽（螺絲孔等）進(jìn)行紅外線掃描、在電子設(shè)備上進(jìn)行三維建模后施行3D打印等要素對3D打印技術(shù)在摩托車外觀改裝中的應(yīng)用進(jìn)行淺談與論述。

1 淺析摩托車改裝

1.1 何為“摩托車改裝”

摩托車改裝即對摩托車的外殼、車架、循環(huán)系統(tǒng)等各個部分進(jìn)行與其原廠件不同的進(jìn)一步調(diào)教或升級，旨在將該摩托車進(jìn)行進(jìn)一步的變動，進(jìn)而增加其實用性、可欣賞性等等。

1.2 何為“摩托車外觀改裝”

蘿卜白菜各有所愛，有人改裝是為了讓自己的車騎起來更快，有人改裝是為了讓車騎出去更彰顯個性，有人改裝是為了讓車更光鮮亮麗吸引眼球，而還有人就為‘我愿意’而改裝[1]。對摩托車的外觀進(jìn)行改裝即為對上述類型摩托車的油箱材質(zhì)或形狀、車把的朝向與位置、輪轂的尺寸與輻條樣式、燈罩（前大燈、后剎車燈、前后轉(zhuǎn)向燈）的外觀與材質(zhì)、車架的走向及材質(zhì)、座椅的外觀及材質(zhì)、發(fā)動機缸體以及整車電路和驅(qū)動系統(tǒng)外保護(hù)殼等整體外觀部分的改裝。

2 當(dāng)前普遍改裝方法與3D 打印改裝方法的比較與分析

2.1 現(xiàn)有摩托車改裝外觀部件的方法及缺陷

當(dāng)前摩托車駕駛員群體在對自己所擁有摩托車的外觀進(jìn)行改裝時，大多通過手工測量、手工焊接、手工裁切等方式進(jìn)行操作，此種操作有加大工作難度、增加工時、降低精確度等缺陷。

2.1.1 前期設(shè)計過程。經(jīng)過對原車的手動測量，自主構(gòu)思如何對其進(jìn)行外觀上的變動后在紙上進(jìn)行簡單的手繪草圖等，其準(zhǔn)確度、精確度并不是很高，自主構(gòu)思并繪制出的草圖也無法在某一個部件中直接進(jìn)行改動，費時費力且并不規(guī)范。

2.1.2 中期制作過程。在大部分金屬、合金材質(zhì)的改裝件中使用工廠壓模、翻模的方式進(jìn)行鍛造并進(jìn)一步進(jìn)行焊接，大部分塑料件或其他特殊材質(zhì)（例如碳纖維、類膚硅膠等材質(zhì)）直接進(jìn)行進(jìn)行開模翻制等。在任何開模與翻模再制作的過程中，都容易出現(xiàn)手工制作中產(chǎn)生的一些誤差，且制作時間過長，制作過程較為煩瑣。

2.1.3 后期裝卸過程。因為現(xiàn)有外觀件基本上都是通過手工測量、手工制作等方式進(jìn)行生產(chǎn)的，所以在后期的裝車過程中在孔位或其他方面可能出現(xiàn)因精確度不足產(chǎn)生的一些不可抗拒問題。如問題較大，只能進(jìn)行重新測量、重新設(shè)計并重新生產(chǎn)。

2.2 3D打印技術(shù)在汽車（四輪有頂機動車）制造中的應(yīng)用

國外知名車企在制作換代車型的原型時，都應(yīng)用了3D打印技術(shù)。英國豪華汽車品牌賓利發(fā)布了2036年未來自動駕駛概念汽車，內(nèi)飾材料并沒有采用皮革等復(fù)合材料，而是全部采用3D打印部件，打造出了更現(xiàn)代、更科技化的休息室，為未來概念汽車提供了強而有力的范本；3D打印公司Stratasys也利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)奧迪汽車的車尾燈燈罩，使得3D打印技術(shù)在汽車領(lǐng)域如魚得水。

2.3 3D 打印技術(shù)在進(jìn)行摩托車改裝中與現(xiàn)普遍改裝方式相比有哪些優(yōu)勢

2.3.1 人工成本。使用3D打印技術(shù)進(jìn)行改裝時，人工操作、作業(yè)時間等要素都能得到最大化的節(jié)省與優(yōu)化。在3D打印技術(shù)的參與下，能夠節(jié)約設(shè)計到成型的周期，從而提高了工作效率。在社會快速發(fā)展的今天，社會大眾的消費需求有了明顯的提升，所以說，在3D打印技術(shù)的參與下，不僅可以實現(xiàn)滿足市場發(fā)展的要求，同時也可以幫助廠家了解消費者的需求，從而設(shè)計出有針對性的產(chǎn)品。

2.3.2 材料成本。摩托車外觀改裝零部件的制造過程中，只需保留零部件制造的設(shè)計與三維數(shù)字模型的數(shù)據(jù)，在需要后期對其進(jìn)行修改時直接搬用即可，可以完成高效的制作成型，并且快速投入使用。無論是限量或絕版，乃至未生產(chǎn)車型，其零部件的維修過程所產(chǎn)生的各種疑難雜癥相對都可迎刃而解。而且在使用3D打印技術(shù)進(jìn)行改裝時，所能減少的原材料（碳纖維、合金金屬、 ABS工程塑料等材料）問題也能在最大的程度上予以解決，從而可以大大地減少損耗問題（錯誤設(shè)計、錯誤裁切等情況發(fā)生時）。

2.3.3 產(chǎn)品精細(xì)度。3D打印技術(shù)可以結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù)，將數(shù)字模型具象化，在汽車領(lǐng)域中可掃描、復(fù)制大部分形狀的摩托車外觀零部件，然后借助信息技術(shù)對數(shù)字模型進(jìn)一步處理，將摩托車各個零部件的外部模型轉(zhuǎn)化為數(shù)字程式表達(dá)。使用3D打印技術(shù)進(jìn)行改裝件制作時（前期使用電腦軟件進(jìn)行建模、中期 直接從云端進(jìn)行3D打印、后期改裝件裝車過程等）所能提高的產(chǎn)品精細(xì)度等要素將大大提升。

3 如何使用3D打印技術(shù)進(jìn)行摩托車外觀改裝

3D打印技術(shù)在進(jìn)行改裝時的實際操作方式、機動車制造過程中的實際操作步驟等較為多樣，例如將金屬材料進(jìn)行溶化處理后再進(jìn)行分層堆積、在原廠部件的裝卸位置和插槽（螺絲孔等）進(jìn)行紅外線掃描、在電子設(shè)備上進(jìn)行三維建模后施行3D打印等。

3.1 設(shè)計方法

在摩托車外觀的前期改裝設(shè)計過程中，可以使用3D打印技術(shù)對原車進(jìn)行紅外線掃描，并在智能設(shè)備上（電腦、平板電腦、手機） 使用軟件對其直接進(jìn)行編輯。3D打印技術(shù)不僅可以實現(xiàn)其零部件的制造，同時還能夠進(jìn)行實物的紅外線掃描。對于某些特定的改裝廠家而言，一些零部件的圖紙還涉及知識產(chǎn)權(quán)等問題，廠家得到的可能只是實物模型。這時就可以通過3D打印技術(shù)對實物模型進(jìn)行紅外線掃描，快速獲得信息化的、虛擬的3D模型。然后，在獲得3D模型后就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行初步的設(shè)計處理，快速了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，方便縮短研發(fā)周期和簡化設(shè)計工作[2]。

3.2 制作方法

根據(jù)上述摩托車外觀改裝件的制作方式，可對摩托車及其改裝件進(jìn)行3D建模處理。在這個過程中需掃描實物，即運用數(shù)字化掃描設(shè)備，對實物進(jìn)行紅外線掃描，在電腦上同步顯示出三維數(shù)字模型。在生成3D模型后，可進(jìn)一步進(jìn)行切片處理。通過計算機的自動控制系統(tǒng)，對掃描后的三維數(shù)字模型文件進(jìn)行切片分層處理。在進(jìn)行處理之后，該3D模型即可被進(jìn)行3D打印，實現(xiàn)電腦和3D打印機的同步運行，按照設(shè)定程序進(jìn)行摩托車改裝零部件的打印，打印完成后還需要對其進(jìn)行手工打磨、表面拋光等預(yù)處理。經(jīng)過以上步驟的逐步操作，即可生成摩托車改裝所需的零部件。摩托車改裝件在進(jìn)行3D打印時進(jìn)行的操作（金屬分子溶化再堆積、ABS工程塑料或碳纖維材料的堆積等制作工序）較為多樣化，當(dāng)前3D打印機上的使用材料并不局限于樹脂會工程化合塑料，金屬材料也可進(jìn)行操作，且成形周期相差無幾。金屬經(jīng)過激光或電子束對金屬粉末進(jìn)行熔化處理而分層堆積金屬，繼而直接形成金屬。采用3D打印技術(shù)進(jìn)行制造，其SLS選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)可直接制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具，首先是降低了制造時間與綜合成本，其次是精確性提高了不止一個層次，而且可以有效提高模具的使用壽命。3D打印技術(shù)可利用逐層材料的堆積法加工實體模型，比如換擋制造時即可使用3D打印技術(shù)中的SLS選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行分層而整合的制造融合，相關(guān)摩托車改裝維修人員在將3D打印技術(shù)應(yīng)用到實際的汽車零部件定制工作中時，應(yīng)積極采用增材加工方法，以大幅度節(jié)約汽車零部件定制所需的原材料，使定制的汽車零部件在自身重量上與內(nèi)部結(jié)構(gòu)上都能做到最大程度的優(yōu)化，進(jìn)而有效實現(xiàn)汽車零部件定制工作的精簡化，促進(jìn)摩托車維修、改裝行業(yè)的科學(xué)化發(fā)展與資源保護(hù)工作的全面開展。

4 使用3D打印技術(shù)進(jìn)行摩托車改裝的具體實踐案例

現(xiàn)代摩托車具有多種多樣的改裝可能。例如，街道型摩托車、賽道型摩托車的油箱材質(zhì)或形狀（純銅或合金裝飾、 油箱體的鋁合金或不銹鋼材質(zhì)、油箱的重新鍛造等）、車把的朝向與位置（分離式車把、一體式車把、車把的高低及長短調(diào)節(jié)等）、輪轂的尺寸與輻條樣式（鋁合金輪圈、 碳纖維輪轂蓋、不銹鋼材質(zhì)復(fù)合型輻條、發(fā)散型或圓盤一體型輻條等）、燈罩（全車 各個位置燈具的位置與外形）、車架、座椅（皮質(zhì)或棉質(zhì)坐墊、座椅的位置等）、整車外保護(hù)殼（碳纖維材質(zhì)、工程塑料材質(zhì)、不銹鋼材質(zhì)等）等。在我們的摩托車入手的那一刻，廣義上的“改裝”就開始了，因為安于“素車”的摩托車用戶恕我直言并不多見。如果將摩托車改裝分類的話，大致可以分為：實用類改裝、性能類改裝和風(fēng)格類改裝這3個方向。“摩托車改裝形式多樣，改裝手法五花八門，要說改裝深度那就更是永無止境了。在生活之中，想簡單地改裝出一輛 復(fù)古越野摩托，本質(zhì)上只要四大基本步驟：更換越野款小高把、升高排氣離地間隙、加高后減震尺寸、更換越野輪胎[3]。例如，可以對摩托車的內(nèi)部電路進(jìn)行改裝（加裝雙閃模塊、車頭車尾暴閃燈、檔位顯示模塊、發(fā)動機汽缸體改裝、進(jìn)氣與排氣系統(tǒng)的升級、剎車系統(tǒng)的改裝等）而本文主旨在于對摩托車‘外觀’進(jìn)行改裝，那么就僅僅涉及對摩托車的油箱、座椅、 輪轂以及車體保護(hù)殼（塑料材質(zhì)、碳纖材質(zhì)或合金材質(zhì)等）等部分進(jìn)行設(shè)計與改裝。

5 結(jié)束語

3D打印技術(shù)在摩托車外觀改裝件的設(shè)計及制作過程中的合理應(yīng)用，不僅可以有效節(jié)約摩托車外觀件制作工作的維修成本，還可以大幅度提高摩托車外觀零部件工作的制作效率。因此，明確3D打印技術(shù)在摩托車乃至四輪汽車等機動車改裝中的實際應(yīng)用，并積極探索優(yōu)化3D打印技術(shù)在機動車改裝和維修領(lǐng)域中應(yīng)用的措施，對于未來摩托車及四輪汽車等機動車改裝水平的提升與機動車改裝行業(yè)的發(fā)展都是十分必要的。在個性化創(chuàng)意設(shè)計中使用3D打印技術(shù)不僅可以滿足設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展要求，同時也可以提高創(chuàng)意設(shè)計的效果。所以設(shè)計人員要及時更新自身的思想理念，設(shè)計出有效的平臺，發(fā)揮出自身的想象力與創(chuàng)造力，在發(fā)揮3D打印技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上來滿足每個摩托車駕駛員對摩托車改裝的要求。