基于3D打印技術的汽車設計工藝

鄭宏達

摘 要 本文總結分析了3D打印操作機理及其技術規程，系統剖析了3D型打印技術對汽車裝備結構的設計構想、外觀形態設計、內部裝飾設計及設計程序所產生的影響，提出3D打印定型技術與汽車結構設計存在著緊密的關聯性，此3D打印定型技術可使消費客戶有機會全身心的融入到汽車結構設計的整個流程當中，推進“設計匯聚”模式的構建，筆者還探討了3D打印成型技術可促進汽車工程領域的綠色發展，其對汽車工程新工藝是進行深入探索及完善的有效方式。

關鍵詞 3D打印技術 汽車結構設計 促進作用 技術分析

中圖分類號：U462.2 文獻標識碼：A

0引言

激光3D打印定型技術、網絡平臺；新型綠色能源被一并稱為“第3次工業變革”的3項宗旨內容，被視為是繼蒸汽機發明及電氣工業時代以后的人類科技第3次里程碑式的變革，其必將在人類社會發展的各個行業中引發出新一輪工程設計、裝備制造、新型材料甚至生命物種上的深刻變革，使人類沖破眼前世界和虛擬空間的隔閡，擺脫和跨越技術領域和藝術領域之間的固有邊界，催生出覆蓋于全球空間的革新洪流，故其具備里程碑式的現實價值。二零一零年開始，西方的德國把3D打印定型技術成功運用到汽車馬達等典型汽車元器件的制造過程當中；二零一四年，IMTS世界性制造業技術博覽會當中，美國推出了當今時代首輛3D打印型的電動式汽車模型“Strati”；之后我們國家又把3D打印定型技術的廣泛運用確定為推進汽車工程領域發展的一項長遠戰略，頒布實施了一整套推進3D打印定型技術在汽車工程領域研發及拓展的計劃。

1國際3D打印定型技術現狀

3D打印定型技術是屬于一款快捷定型影像技術，又可稱其為添材制作，其是一種讓各類形態的三維空間立體物件依托數字式模型獲取快捷定型的過程。3D激光打印定型過程是依托電腦配合設計，把某類特異的加工模式實施連續化的數字型切片并進行編輯，進而產生一種數字式的模型結構，爾后依照所編制模型圖的結構尺寸用某種特質的化學外加劑作為粘附材料，利用專屬的定型器械即打印裝備，再利用液型、粉末型、絲網型等的固態金屬粉末或和易性強、成形性高的一些物質展開分層式加工、疊合定型，由此促使原料把此種薄狀層面按層進行培融增添，進而最后“打印”出形象而逼真的三維空間物體形態。在工程裝備制作領域這一過程亦被稱之為快捷定型工藝過程，其3D型激光打印裝備亦被稱作快捷式定型機。

1.1 3D激光打印操作機理

3D激光打印的操作機理和普通的噴墨打印操作機理大體一致，僅是3D激光打印選取金屬材料、陶瓷材料、塑料材料、砂性物料等多類物質，依托“分層塑造、按層疊合”的機理，把它進行逐層疊合，將電腦中的三維空間立體圖像打印定型出空間型的三維實體形態及結構。

1.2 3D激光打印定型技術操作機理

1.2.1光敏型樹脂對應性固化流程

光敏型樹脂對應性固化流程，（或稱SLA），其完整運用了立體型雕刻的操作機理對空間立體式器件實施光固化定型操作過程，其是最先開發且應用最為普遍的一種快捷定型操作工藝。它的操作機理是：把液態型光敏類樹脂材料置入加工定型模具當中，且維持操作臺和液面間相交錯成一個截面層的高位差，爾后此聚焦的激光遵從電腦中既定的操作程序對光敏型樹脂表觀層實施掃描、液態固化過程，且使此種過程重復實施，即能夠構建出最后的固態形體部件。

1.2.2粉末型材料對應性燒結流程

粉末型材料對應性燒結流程（或稱SLS），其是運用激光器具對外加粘結劑及塑料材料的摻混型粉末實施燒結過程，并產生離散點，爾后再按層重疊，進而構建出三維型實體產品結構。它的操作機理是：開始操作之前，必須先把操作臺體的溫度升高到粉末料的熔化點溫度值，爾后把粉末型材料按層遵從橫截面的表體輪廓實施激光燒結過程，讓固態粉末材料發生熔化之后再產生凝結過程，進而打造出所設定的汽車部件，燒結操作結束之后尚需進行數個小時的冷卻降溫處理過程。

2 3 D激光打印技術對汽車結構設計的促進功能

2.1 3D激光打印技術對汽車結構設計思維的影響

以往的汽車結構設計工作是依托于工業化大規模生產的條件下，其代表著汽車產品客戶的差別性及個異化目標基本上得不到應有的滿足。在汽車工程行業，私人預定、個性化設計及專屬版等名詞是屬于奢侈性消費領域的貴族業戶群體的，高額的汽車制造成本讓廣大民眾無法感受到標新立異式的駕駛體驗。3D激光打印技術的出現，改變了這一傳統的既定思維模式，消費者可根據自身條件、動作習慣，甚至不同的產品使用情景對汽車外觀造型、內飾格局等方面自行設計與改變，為自己量身訂做一款真正獨一無二的汽車。

2.2 3D打印技術對汽車造型設計的影響

很長一段時間以來，人們在努力追求功能與形式、技術與藝術之間統一，希望保持功能價值的同時，創造出更多的美學價值。二零一五年三月日內瓦車展上，德國獨立汽車設計公司EDAG展出了概念車LightCocoon，突破了傳統設計理念，摒棄了傳統汽車的多種材料和零部件組合拼接的工藝手段，整個車身渾然一體，極具完整統一性和視覺沖擊。

3結語

3D打印技術作為數字信息化時代重要的一項技術發明，必將顛覆汽車設計傳統模式，除了在設計理念、造型設計、內飾設計和設計流程等方面對汽車設計產生重大影響，還會讓消費者有機會參與到汽車設計的全過程，促進“設計眾包”模式的興起。同時，3D打印對材料應用的巨大潛力使它不但能節約材料和能源的使用數量，還可以利用可回收，可重復利用的環保型材料進行改良，再創造、進而推進汽車產業的綠色環保。

參考文獻

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