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3D打印個性化定制規模 未來汽車設計擁有無限想象空間

時間:2018-02-12

來源:網絡轉載

導語:作為上世紀90年代的發明,3D打印技術在今天已不是什么新鮮事。20世紀初,已有研究者利用3D打印技術制造出了假肢、假牙等等物體。而隨著技術發展,3D打印能做的東西似乎越來越復雜、廣泛,技術應用涉及到各行業各業

作為上世紀90年代的發明,3D打印技術在今天已不是什么新鮮事。20世紀初,已有研究者利用3D打印技術制造出了假肢、假牙等等物體。而隨著技術發展,3D打印能做的東西似乎越來越復雜、廣泛,技術應用涉及到各行業各業。從桌椅茶杯到房屋別墅,甚至人體細胞也可以利用3D打印技術像克隆一樣打印出來。

這種技術理論上是一種以數字模型文件為基礎,運用3D打印材料(通常為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造物體的技術。通俗點說,以計算機中的3D建模為基礎,通過電腦控制把“打印材料”以零點幾毫米的厚度一層層疊加起來,最終把計算機上的立體模型變成實物。可以說有了3D打印技術,幾乎人人都可以成為設計師,打印出自己想要的東西。而利用3D打印技術打印出一臺汽車當然也不是不能做到。

除了打印汽車還能打印火箭飛機?

實際上,汽車行業是3D打印技術最早的應用者之一。而且不僅在汽車行業,3D打印技術還在飛機火箭的制造上有過應用。2010年,世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。但次年,南安普敦大學的工程師們就開發出世界上第一架3D打印的飛機。2014年,SpaceX發射的Falcon9號火箭,其搭載的主氧化劑閥門推進引擎也是通過3D打印制作而來的。

現在,也有不少國外科技公司利用3D打印技術制造出了各種超級跑車,得益于3D打印材料的優勢,其制造出的跑車還都帶有極度輕量化的特點。比如,出自美國Devergent3D公司之手的“Blade”超跑,其搭載一臺3.0V8的發動機,但整車重量僅為636千克,百公里加速達到2.5秒以內。

看到這你是不是已經感到非常好奇,既然3D打印技術這么厲害,能打印汽車、飛機還能打印火箭引擎。那么以后我們是不是就不用再去購買廠家給我們設計好的車輛,想要什么車,利用3D打印技術自己建個模就可以設計一臺自己的汽車了?

答案是:不能。因為目前所有宣布利用3D打印技術制造出來的汽車,無一例外都只是打印出了汽車的外殼或部分塑料和金屬部件而已。例如,“Blade”超跑,這臺車其實只有車身、主副車架是用3D打印的,其引擎、傳動部件還是傳統制造業的產物。

除了車殼外,車身內部也是用3D打印制造汽車零部件和碳纖維管狀支架,然后通過手工組裝出的車身車架。而且其車架等關鍵部分的質的密度有可能比鑄造的金屬還小,強度不能保證,是存在安全隱患的。所以嚴格說,這并不算是真正的3D打印汽車。

在汽車上的真正用處有多少?

看到這你或許還會好奇,那么既然3D打印技術能打印火箭引擎那么為什么不能打印汽車引擎、以及汽車上的其他所有部件呢?其實,這正是目前3D打印技術在汽車領域發展的瓶頸。從技術角度來看首先是3D打印原材料的問題,3D打印機并不是任何材料都可以使用,目前僅限于塑料、光敏樹脂和金屬粉末等材料。而優點在于材料利用率超過95%以上,幾乎不產生廢料,且適用于復雜結構體等。但對于汽車這種復雜且安全系數要求較高的產品來說,很多的關鍵部件還必須使用傳統制造工藝才能保證整體安全性。

所以目前3D打印技術用于汽車主要還是新車模型上,是為了進行實驗測試需求,但并不會量產。寶馬、通用、大眾、沃爾沃等大多數車企都利用過3D打印技術制造汽車零部件用于風阻性、結構性測試。比如,2016年的標致Fractal概念車就是3D打印技術的產物。上汽通用也曾用3D打印制造出昂克拉的空調箱用于性能測試,整個開發生產周期只有三天。

而傳統的汽車零部件或是整車設計開發需要經過開發模具,油泥模型等然一系列流程,費時費力。但有了3D打印機,就能夠實現快速修改設計方案并反復大量迭代,大大縮短了產品設計和原型開發所需的時間,提高研發效率。

個性化定制太遠,規模才是王道

3D打印不能用于整車量產的原因還有一點就是成本問題。盡管個性化定制的汽車很誘人,但是對一般消費者來說目前還是不可能的。目前也只有賓利、勞斯萊斯這種針對富豪級車主的品牌會借助3D打印技術提供個性化的定制,但定制內容也僅限于輪轂、踏板等少數部件。

畢竟不是利用3D打印技術制造一些小物件,比如一個小巧的模型手辦,一個體積不大的結構件。用于汽車行業的大型3D打印機價格往往在數十萬元到上千萬元左右,和普通的小型3D打印機價格天差地別。

假設,未來3D打印材料能夠做到傳統汽車的安全強度要求。那么利用3D打印技術批量生產汽車的話,首先是生產效率,因為相比傳統汽車分散制造的方法,3D打印更像是一種集中生產的方法。雖然一般3D打印汽車的零部件只有幾十件,傳統汽車的零部件有上千件。但零部件數量減少了,看似降低了裝配時間,但由于單個零件的制造時間過長,無形中占用了單個設備的使用時間,生產效率自然也就降低了。而對于汽車這種大規模制造業來說,時間就是成本。

比如,一臺整車的完整生產過程可能要八九個小時,但一個整車廠的流水線一天能生產1000輛左右,幾乎每分鐘都有新車完成制造。但利用3D打印技術做到同樣的效率的話,首先就需要更多的打印機,這也是成本。

再其次,3D打印這種新的生產技術并不是簡單的方式問題,而是一套新的制造體系。更重要的是它和傳統的流水線生產方式從原材料到機器到工人都沒有任何共通之處,采用新的,就意味著舊的需要完全舍棄,配套的各種資源也需要重新整合,對于成本控制精益求精的廠家來說,也是不能接受的。

AL頻道小結

盡管3D打印技術理論上會讓未來汽車個性化制造成為可能,拋開了模具的限制,未來的汽車設計會擁有無限的想象空間。但是還有一句話是:設計還是要交給設計師來做,先不說大規模生產個性化汽車的成本問題,如果汽車造型設計真的完全交由消費者來隨心所欲的天馬行空,那么未來的馬路真的不敢想象。

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