3D打印技術(shù)在汽車研發(fā)中的應(yīng)用實例

3D打印技術(shù)出現(xiàn)有近20年，但要真正進入汽車領(lǐng)域，按目前的技術(shù)來說，有一定的難度，因為汽車是一個大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，而3D打印技術(shù)更適合個性化和小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。

一、3D打印技術(shù)的特點及優(yōu)勢

3D打印技術(shù)從狹義上來說主要是指增材成型技術(shù)，從成型工藝上看3D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)成型方法通過快速自動成型系統(tǒng)與計算機數(shù)據(jù)模型結(jié)合，無需任何附加的傳統(tǒng)模具制造和機械加工就能夠制造出各種形狀復(fù)雜的原型，這使得產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)周期大大縮短，生產(chǎn)成本大幅下降。


特點:基于離散成型堆積成型原理，將材料按層堆積的方法制造零件。 分層制造，疊加成型（ 增材技術(shù) ）

優(yōu)勢:突破產(chǎn)品設(shè)計限制 - 縮短產(chǎn)品開發(fā)周期 - 同步開發(fā)，提升新產(chǎn)品可靠性。


在汽車研發(fā)中的應(yīng)用: 整車造型 - 設(shè)計驗證、性能測試手工樣件 - 制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件 - 多材料復(fù)合零件 - 輕量化結(jié)構(gòu)零件 - 輔助檢具和夾具。

二、3D打印技術(shù)在汽車研發(fā)中的應(yīng)用實例

案例一、3D打印技術(shù)在造型油泥模型試制中的應(yīng)用

整車模型的制作，以往都是油泥模型，當(dāng)3D打印技術(shù)出現(xiàn)之后，可以在一定程度上取代油泥模型。雖然，3D打印還不能像油泥模型一樣易于修改，但在制作安裝車燈、座椅、方向盤和輪胎的等可以快速成型，可以模型的制作過程大大減少時間成本，能更快的調(diào)整、設(shè)計出合理性更強的模型。

案例二： 3D打印技術(shù)應(yīng)用于概念及結(jié)構(gòu)設(shè)計和技術(shù)驗證

從左（舊）與右（新）兩圖可以看出，通過3D打印，對于復(fù)雜的制件，可以靜態(tài)分析結(jié)構(gòu)和實車安裝問題，這能讓結(jié)構(gòu)工程師更好的進行零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計，提高零件的強度和制造性，簡化零件結(jié)構(gòu)，驗證技術(shù)可行性，提高產(chǎn)品成熟度。

案例三： 3D打印技術(shù)應(yīng)用于多種材料集成的內(nèi)外飾件制作

在內(nèi)外飾制作中，3D打印技術(shù)可以集成多種材料一次成型，不僅減少了制件的工序，制件皮革紋理清晰，細節(jié)更細致。

案例四： 3D打印技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜分總成內(nèi)外飾件一次性快速制作

儀表板出風(fēng)口總成制作

表1 3D技術(shù)與傳統(tǒng)加工費用和時間的對比

從表中可以看出，3DP打印技術(shù)在復(fù)雜分總成內(nèi)外飾一次性快速制作中，極大縮減時間成本，3DP僅為1天便可以把儀表板出門口制成，而傳統(tǒng)的ABS銑削則需要8天；在費用上3DP只需要1000RMB，傳統(tǒng)的ABS銑削需要6500RMB，這對于汽車零件研發(fā)中大大提高了效率并且減低了生產(chǎn)的成本。

案例五： 3D打印技術(shù)應(yīng)用于中小模型一次性快速制作

內(nèi)飾小模型

表2 內(nèi)飾小模型幾種加工方式時間費用對比

從表格中可以看出，3DP技術(shù)在內(nèi)飾小模型一次快速制作。在時間與成本上，小批量生產(chǎn)過程中，3DP技術(shù)優(yōu)勢無與倫比的優(yōu)勢。

案例六：3D打印技術(shù)在汽車輕量化的應(yīng)用

3D打印技術(shù)，在汽車輕量化產(chǎn)品中開發(fā)中占據(jù)了越來越重要的位置，因為此技術(shù)可以使得塑料乃至金屬制造中空的輕量化結(jié)構(gòu)零件成為了可能，而不單單依靠發(fā)泡和微發(fā)泡技術(shù)。筆者相信，隨著技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)集概念設(shè)計、技術(shù)驗證與生產(chǎn)制造于一體的優(yōu)點，會為縮短汽車設(shè)計研發(fā)的周期，提高新產(chǎn)品的成熟度，快速推出新車型提供可行性。

三、3D打印技術(shù)的展望

發(fā)展瓶頸：
1.只適合小批量、短時間內(nèi)無法完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造
2.表面質(zhì)量尚有差距，需要拋光、染色、電鍍、噴漆等后處理加工
3.材料選用局限性大，成本高
4.整個產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不成熟

趨勢：
1.拓寬材料選用范圍，降低成本，優(yōu)化機械性能，趨于批量化生產(chǎn)
2.個性化定制，提升附加值 - 金屬打印顯著增長
3. 充分發(fā)揮其快速成型的功能，強化并行工程，提高產(chǎn)品成熟度

前景：
國際市場分析機構(gòu)SmarTech近日發(fā)布的報告《3D打印市場中的塑料： 十年機會預(yù)測》稱：目前，全球3D打印用塑料銷售額已達到3.1億美元， 預(yù)計2019年將增至14億美元。
文章來源：巨子實業(yè)