淺析3D打印技術在未來汽車工業中的前景展望

劉冠辰

摘要：本文從3D打印技術的角度出發，闡述了其對汽車產業宏觀發展的前景展望，首先介紹了3D打印技術的原理與發展現狀及汽車工業產業的概念，然后從四個方面介紹了3D打印技術對汽車工業產業的積極影響，從而得出結論，論證了3D打印技術在未來汽車工業產業中會帶來重要的改進與變革。

關鍵詞：3D打印；汽車工業；前景

1 3D打印技術概述

1.1 3D打印技術原理

3D打印即快速成型技術的一種，1983年，查克·赫爾發明了SLA3D打印技術，并將它稱作立體平版印刷，3D打印技術也由此正式誕生。它是一種以數字模型文件為基礎，運用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，3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。

3D打印機又稱三維打印機，最早由美國麻省理工學院（MIT）于1993年開發，是一種累積制造技術，即快速成形技術的一種機器，它是一種數字模型文件為基礎，運用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。現階段三維打印機被用來制造各式各樣的工業產品。3D打印機的原理是把數據模型和原料放進3D打印機中，機器會按照程序沿著X、Y、z軸把產品一層層造出來。3D打印機堆疊薄層的形式多種多樣。3D打印機與傳統打印機最大的區別在于它使用的“墨水”是實實在在的原材料，堆疊薄層的形式有多種多樣，可用于打印的介質種類很多，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質。有些打印機還能結合不同材質，使打印出來的產品呈現多樣化，現在市面上主流的三種3D打印技術原理分別是；①絲狀材料選擇性熔覆工藝②光敏樹脂選擇性熔覆工藝③粉末材料選擇性熔覆工藝。

1.2 3D打印技術發展現狀

現今3D打印技術可以應用在很多專業領域，例：食品加工、軍事、航天、醫學、建筑、汽車、電子等，在各個行業表現均很出色。2014年9月15日，世界第一臺3D打印車由美國LocalMotors公司設計并制造，名叫“Strati”，整個車身上靠3D打印出的部件總數為40個，汽車動力是電能源，最高時速約64公里，車內電池可供行駛190至240公里，并且車身造型設計方面，十分時尚酷炫。2015年7月，美國舊金山的DivergentMicro-factories（DM）公司又推出了世界上首款3D打印的超級跑車名叫“刀鋒”。

3D打印逐漸走向民用化普及的趨勢，個人使用3D打印機的速度已突破了送絲速度300mm每秒的極限，已達到350mm每秒，體積也朝著輕量級發展。世上最小的3D打印機來自維也納技術大學，這款迷你3D打印機只有大裝牛奶盒大小，重量約1.5公斤。

目前3D打印技術只是處于一個顛覆性征程起點，處于運用3D打印技術自由創造新形狀這一階段的末端，之后可以利用3D打印機創造新材料，進而幫助人們創造新系統，并利用機器人打印機器人，實現機器的自我繁衍。

2 汽車工業概述

汽車工業發源于歐洲，最初出現的是蒸汽機汽車，到19世紀末葉，第二次工業革命，才出現了內燃機汽車，但現代汽車工業的形成，則是由美國主導的。中國，1956年第一汽車制造廠成批生產解放牌載重汽車，打開了中國汽車工業的大門，多年來中國的汽車工業有了很大發展，相繼建立了不少主機廠、改裝廠以及零配件廠現在已經能生產載重汽車、越野汽車、自卸汽車、牽引車、大客車、小轎車等各種類型的汽車。

汽車工業是一個國家最重要的經濟支柱之一，它是生產各種汽車主機及部分零配件或進行裝配的工業部門，主要包括生產發動機、底盤和車體等主要部件，并組裝成車的主機廠和專門從事各種零、部件的配件廠。汽車工業的發展是一個國家綜合國力的體現，也是國家產值和銷售收入的重要來源，汽車工業的發展必然會推動許多相關工業部門的發展，它是綜合性的產業，同時也是高度技術密集型工業它要運用到許多科學領域里面的新材料、新設備、新工藝和新技術。

同時汽車工業面臨著一些巨大的問題，那就是企業成本和企業生產效率的問題，嚴重影響收益，所以近年來，汽車國產化越來越重要，從開始的引進外資為汽車工業的發展奠定基礎到現在的汽車國產化率穩固提高，從而帶動汽車零部件工業和其他相關產業的發展，但這一進程不能太急功近利，汽車國產化率過高，會影響汽車的產品質量，畢竟技術不是一天形成的是一個循序漸進的過程。

3 3D打印技術對汽車工業的影響

3.1 設計輕量化

汽車在起初的設計階段是一段漫長且艱辛的過程，大量的設計工作沒有適當的表現手法進行表達，不僅讓設計師與工程師苦惱，還使整個汽車生產過程時間延長了，此時就可以將3D打印技術應用到其中去，它可以進行小型化打印，摒棄了以往的傳統制作模型的方式，將設計師的想法展現的淋漓盡致，汽車的缺點與不足也十分明顯，大大的縮短了修改汽車設計的時間，整個設計的過程輕松愉快，同時也大幅度減輕了工程師的工作量。

3.2 成本降低化

汽車制造成本居高不下是我國目前面臨的關鍵問題之一，在汽車工業產業鏈中，控制成本是汽車制造商亙古不變的話題，影響汽車產品在市場上的競爭能力的同時，也降低了汽車產品的利潤空間，從而影響整個公司的贏利能力，以往設計一輛汽車包括生產汽車零部件成本降低的方法大部分是在材質方面做出讓步，這種方法對于成本降低化并不是最理想的選擇，反而3D打印技術，可以大批量化進行工業作業，雖然現在的3D打印技術并不能打印剛強度的零部件，但技術在不斷地發展與完善，在不遠的將來3D打印技術一定能將汽車工業成本降低化這一理念得以實現的。

3.3 效率提高化

有了前兩者的鋪墊，效率自然會隨之降低很多，大大減輕了人工耗時，與企業生產成本，在原有的高效率基礎之上，更加迅速，或許現在的3D打印技術還不能支持批量化作業，但是第三次工業革命不久即將掀起全球范圍的創新浪潮，劃開現實世界與虛擬世界障礙，使技術與藝術零隔閡。

3.4 模型精準化

以往的汽車設計模型制作，工藝繁復，并且耗時耗力，需要用到很多人去測量尺寸，不能有大的偏差，否則會影響整個汽車的美觀與設計理念，如果此時利用了3D打印技術快速成型的特點，對于整個汽車工業都是飛躍性的進展，通過計算機制作出來的模型，精準程度絕對超出人們的想象。

4 結論

3D打印技術作為“第三次工業革命”的核心技術之一，必將顛覆汽車工業的傳統模式，能夠做到設計輕量化，成本降低化，效率提高化，模型精準化這四個核心關鍵，在未來汽車工業中呈現出一種新的生產模式，同時，3D打印技術不但能節約材料與能源，還可重復利用做到汽車產業的綠色環保，總之，3D打印技術在未來汽車工業中的前景勢必會日高日上。