3D打印技術(shù)在汽車制造與維修領(lǐng)域應用研究

王軼亮

摘要：汽車作為人們出行的工具，經(jīng)歷了從出現(xiàn)到普及的過程，在經(jīng)濟發(fā)展水平和人們生活水平不斷提升的社會環(huán)境下，汽車成為生活必備品，同時也是消耗品，零部件需要維修成為常事。但不管是汽車制造還是維修，不僅會花費大量的金錢，而且還會給環(huán)境資源帶來負擔。很多汽車制造企業(yè)和維修商的出現(xiàn)，使得市場競爭加大，如何開展高效的汽車制造和維修服務(wù)，便成為廠家需要考慮的問題。3D打印技術(shù)憑借其優(yōu)勢，可以打印出汽車零部件，無論是外形還是性能，都與原版無異，因此可以考慮在汽車制造和維修領(lǐng)域進行推廣和應用。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);汽車制造;維修;應用研究

13D打印技術(shù)相關(guān)信息概述

3D打印技術(shù)，因其“原材料只為生產(chǎn)所需的產(chǎn)品”理念，而又被稱為“增材制造”[1]。其操作原理，簡單來說即是融合現(xiàn)代化電子信息技術(shù)將數(shù)字模型具象化，在汽車領(lǐng)域中可復制任何凡是三角狀的汽車零部件，借助信息技術(shù)對數(shù)字模型進一步處理，將汽車各零部件的外部模型轉(zhuǎn)化為數(shù)字程式表達，而后使用汽車制造行業(yè)特殊的添加劑，再用3D打印機初步模型文件進行制造需求的細致化加工，而經(jīng)過不斷的調(diào)整最終得到實際物質(zhì)形態(tài)的配件。同時，在當次加工工作完成之后，還可對產(chǎn)出的固體形態(tài)進一步加工與打磨處理。

23D打印技術(shù)在汽車制造上的應用

2.1汽車零部件的制造

這是3D打印技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域的主要應用，汽車的制造需要用到很多零部件，但是當遇到工藝復雜，或體積龐大的零部件制造時，往往會花費巨大的時間和金錢，影響汽車的研發(fā)和生產(chǎn)。而有了3D打印技術(shù)的應用，就可以在短時間內(nèi)制造出所需的汽車零部件，可以節(jié)約生產(chǎn)周期高達40%以上，加快了汽車的研發(fā)和生產(chǎn)進程。在對金屬零部件的處理過程中，可以使用金屬激光燒結(jié)3D打印，將各類合金材料作為原材料，簡化生產(chǎn)流程，還節(jié)省了生產(chǎn)成本[1]。

2.2復雜模具的更高效、便捷的制造

汽車行業(yè)發(fā)展進程中，汽車零件并沒有總體趨向簡單化，對模具的制造要求越來越高，難度不斷增加。3D打印汽車零件，若零件的外形、結(jié)構(gòu)較為復雜，模具也只能通過拼接與鑲嵌的形式進行制造，極大程度上難以確保其精確性以及影響模具的使用壽命，同時增加汽車生產(chǎn)的時間與復雜性。而采用3D打印技術(shù)進行制造，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有效提高模具的使用壽命。例如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)進行分層而整合的制造融合。

2.3實現(xiàn)輕量化零件的更有效制造

為響應并切實落實綠色發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展理念，對汽車行業(yè)的發(fā)展提出了更高標準的要求，其節(jié)能減排、輕量化操作是當前汽車行業(yè)的核心發(fā)展內(nèi)容之一。通過降低汽車自重量，繼而降低汽車各部件零件的重量，因此企業(yè)選用或自行改造、設(shè)計輕量化的原材料進行制造。但唯有運用3D打印技術(shù)才能確保零件的質(zhì)量并降低其重量。例如在全尺寸的保險杠制造過程中，可利用Fortus900mc生產(chǎn)型3D打印機有效加快零件的加工，新制造的零件相較于黏土，其總體質(zhì)量較輕且品質(zhì)有保障。

33D打印技術(shù)在汽車維修中的應用

3.1解決復雜配件的加工

隨著我國經(jīng)濟的不斷增長，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁⒉豢缮俚慕煌üぞ摺Ｓ捎谄嚨木薮蟊Ｓ辛吭斐善嚲S修工作的大眾化，汽車維修企業(yè)生存的基礎(chǔ)在于能夠快速精準地排除車輛故障。我國很多的消費者出于對汽車的駕駛感、安全性能等方面的考慮，有很多用戶會選擇較為高檔的進口車型，但是由于國內(nèi)的汽車配件限制，在進行車輛維修時難以找到完全匹配的零件，同時進口渠道又較為繁瑣，嚴重影響了維修效率，對汽車維修企業(yè)造成很大的困難。所以通過采用逆向三維掃描技術(shù)與3d打印技術(shù)結(jié)合的方式能夠快速準確地得到其零件的模型，為用戶提供便捷的服務(wù)。

3.23D打印技術(shù)在維修工具中的應用

汽車維修活動中，其工具種類多種多樣，其成本較高、使用過程也繁雜。而3D打印技術(shù)的融合，同樣可快速制造出某些特殊維修需求的工具[2]。以維修工具中最基礎(chǔ)的扳手為例，首先建立其數(shù)字模型，再運用3D打印技術(shù)中RorE系統(tǒng)進行切片處理，使得輪轂與切片相同，而后再次運用3D打印技術(shù)中的3DP技術(shù)明確工具的尺寸，融合原材料進行工具的打印處理，打印完成后續(xù)處理，維修技術(shù)人員再依照扳手的參數(shù)標準進行簡單的調(diào)整，直到完全符合標準，一套下來其制造周期與成本大大縮減，真正意義上的實現(xiàn)了高效能。

3.3汽修工具的打印

當前汽車的品牌型號繁多，為了滿足車輛維修的多元化需求，汽車維修服務(wù)必須要具備滿足客戶定制化要求的能力，由于不同的車型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不盡相同，在對其進行維修的過程中會遇到工具使用不便的情況，這時可利用逆向三維掃描技術(shù)對車輛內(nèi)部進行掃描，通過電腦讀取其操作空間，設(shè)計其專用操作工具，并通過3D打印技術(shù)快速完成工具的制作，極大地縮短維修周期[3]。

43D打印技術(shù)在汽車裝配領(lǐng)域的應用

4.1應用前景

總裝作為汽車生產(chǎn)的重要工序，守護著汽車生產(chǎn)的質(zhì)量底線，有著眾多復雜的工藝，在裝配過程中同樣需要用到各種各樣的裝配工具。根據(jù)總裝車間的工藝需求，將裝配工具分為定位工具、輔助工具、防劃傷工具和檢測工具四大類，不同種類的工具對材料的屬性要求各不相同。這些工具雖然種類繁多，但是需求量少，生產(chǎn)成本高，制作周期長。如果使用3D打印技術(shù)，能大大縮短工具的制作周期，間接地促進汽車的裝配效率的提升。同時，提高了裝配工具的精度，使裝配工具標準化。如果需要制作相似的工具，只要通過調(diào)整參數(shù)便可進行快速便捷的制作。在同車型不同產(chǎn)線的裝配人員進行工藝交流時，也能更好地將新的裝配方法與裝配工具進行推廣，有利于裝配人員業(yè)務(wù)水平的提升。

4.2推廣增材加工方法

根據(jù)實踐情況可以看到，目前汽車維修領(lǐng)域尚未真正推廣3D打印技術(shù)，主要原因是人們對它的認識不夠，尚未看到其廣闊前景。為此，國家需要進行積極推廣，通過財政補貼等方式，推動更多的汽車維修商采用這一技術(shù)，促進汽車行業(yè)的節(jié)能減排。在實踐過程中，重點要維修企業(yè)進行輕量化生產(chǎn)零部件，多采用輕量化的原材料，并簡化生產(chǎn)流程。另外，需要考慮到零部件和汽車整體之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，考慮采用增材加工的手段，讓最終生產(chǎn)出來的汽車零部件在重量和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上都能得到優(yōu)化。通過上述方式，在3D打印技術(shù)支撐下的汽車維修行業(yè)，將會實現(xiàn)生產(chǎn)的環(huán)保化，還能提升生產(chǎn)的效益[4]。

結(jié)束語

綜上所述，3D打印技術(shù)已經(jīng)被廣大汽車企業(yè)認可，在研發(fā)與維修領(lǐng)域扮演著重要的角色，有效地解決了許多實際的問題。同時，隨著材料科學的發(fā)展，3D打印技術(shù)會在汽車行業(yè)得到更為全面的運用，逐步應用到汽車生產(chǎn)的四大工藝中，代替部分傳統(tǒng)的減材制造方式，從而降低投入成本，為汽車行業(yè)的發(fā)展提供助力。

參考文獻：

[1]趙毓鋒.汽車維修中3D打印技術(shù)的應用研究[J].時代汽車，2018（05）：152-153.

[2]馬忠波.基于3D打印技術(shù)在汽車制造與維修領(lǐng)域的應用探究[J].內(nèi)燃機與配件，2018（06）：231-232.

[3]張超.淺談3D打印技術(shù)在汽車發(fā)動機零部件鑄造中的應用[J].內(nèi)燃機與配件，2018（16）：242-243.

[4]劉振華，張木.論3D打印技術(shù)在汽車維修領(lǐng)域中的應用[J].時代農(nóng)機，2017，44（10）：73.