3D打印技術在汽車零部件制造中的應用

3D打印技術在汽車零部件制造中的應用

3D打印又稱為增材制造，其通過逐層增加材料來生成3D實體，因而是一種快速成型技術。目前，眾多關于3D打印的文獻中，稱3D打印為第三次工業(yè)革命的重要生產(chǎn)工具。3D打印的整個制造過程是一種智能化的制造過程，不需要使用夾具和切削工具。通過計算機輔助設計（CAD），能夠根據(jù)需求對組件結構進行重新設計和優(yōu)化，因而能夠實現(xiàn)制造業(yè)的定制化生產(chǎn)。鑒于3D打印所具有的眾多優(yōu)勢，汽車行業(yè)開始嘗試將其應用到汽車零部件的制造中。

利用3D打印實現(xiàn)汽車零部件的生產(chǎn)時，首先需要借助CAD軟件建立零部件模型，之后將其轉化為立體光刻（STL）文件。然后將定義的參數(shù)和STL文件輸入到3D打印系統(tǒng)中，生成數(shù)字模擬切片。最后，3D打印機依據(jù)數(shù)字模擬切片的形狀進行逐層打印。完成后，還需要從基板上將打印后的零部件移除。

目前，3D打印技術具有多種不同的層結構生成方式，包括光敏樹脂選擇性固化工藝（SLA）、粉末材料選擇性燒結工藝（SLS）和絲狀材料選擇性熔覆工藝（FDM）。SLA是將液態(tài)光敏樹脂材料放入加工模具中，保持工作臺與液面相差一個截面層的高度，之后利用激光按照預定的程序數(shù)據(jù)對光敏樹脂表面進行掃描、液體固化，不斷重復直到形成3D零部件。SLS是將工作臺溫度升高至粘結劑和塑料混合粉末的熔點，之后將液化后的粉末材料按照預定的截面輪廓進行激光燒結，形成3D零部件，最后再進行冷卻處理。FDM是采用熱熔噴頭對熱塑性絲狀材料加熱，將其熔化成半液態(tài)，再通過噴頭擠壓出零部件的截面輪廓，通過噴頭在工作臺上的往復運動，逐層形成薄片。重復該過程，形成3D零部件。

利用3D打印完全取代汽車制造中的傳統(tǒng)技術，還需要解決3D打印技術的材料和設備等問題。

刊名：IEEE Potentials（英）

刊期：2016年第35期

作者：Choon Wee Joel Lim et al

編譯：張振偉