試論3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用

陳星

東風(fēng)商用車有限公司技術(shù)中心 湖北省十堰市 442001

1 引言

隨著社會的不斷發(fā)展進步，科學(xué)技術(shù)水平的穩(wěn)步提升，3D打印技術(shù)作為一枚新星，有了很大程度的發(fā)展。其應(yīng)用范圍比較廣泛，在航空航天以及醫(yī)療設(shè)備乃至生產(chǎn)生活中，都有所涉及。但是，3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的發(fā)展相比于其他的領(lǐng)域呈現(xiàn)出的形式是比較緩慢的，只是處于一個初級起步的階段。隨著社會發(fā)展，對于汽車的需求也是日益增多。由于我們國家人口多，利潤空間大，這就吸引了國內(nèi)外很多企業(yè)的關(guān)注，所以導(dǎo)致了汽車企業(yè)的競爭力度也是越來越大。要想在激烈的競爭中贏得一席之地，這就要求在汽車的技術(shù)和外觀設(shè)計以及成本控制等方面進行一個技術(shù)的領(lǐng)先，這就需要對3D打印技術(shù)進行引進，其獨特的技術(shù)優(yōu)勢可以有利于汽車的生產(chǎn)以及汽車的零部件的維護工作的開展。

2 什么是3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)又叫做增材制造，其具有高速成型的特點，通過數(shù)字化對不規(guī)則或者是規(guī)則的三維固體物品進行處理，然后使之可以快速實現(xiàn)形狀的出現(xiàn)的一個過程。3D打印的本質(zhì)就是通過借助計算機作為一個輔助型軟件，然后對一些特定的加工模樣進行數(shù)字化的切片處理，把實體模型變成一個數(shù)字化的模型，根據(jù)相關(guān)的模型圖片的尺寸進行粘貼粘合處理。通過3D打印機可以把不同形態(tài)的金屬粉或者一些具有很高可塑性質(zhì)的材料進行分層次的加工處置、然后對其進行覆蓋疊加處理，可以對這些薄型的層面進行逐層的滲透融合，進而變成一個真實存在而又立體化的固態(tài)形的物體[1]。進行完整的打印工作后，還要做好后續(xù)的處理工作，要對打造出來的3D模型進行細節(jié)部分的處理，比如要進行抽離、固態(tài)化、打磨、維護修理等工作。相比于傳統(tǒng)的手工藝，這個技術(shù)可以對工程的周期進行有力的縮短，對于生產(chǎn)過程中的松散的粉末可以作為一個原材料進行下次打印，可以實現(xiàn)資源的最大化利用，有利于成本的節(jié)約。

對于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物品，可以用很少的成本來實現(xiàn)制造，如果采用傳統(tǒng)的方式方法，當物品的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，那么這個過程所用的成本也會增加。3D打印技術(shù)對于機械設(shè)備和模具的要求不高，可以更好的滿足客戶個性化的需求，有利于對產(chǎn)品進行更新升級[2]。3D打印的工序步驟比較簡單，并不需要很復(fù)雜化的處理，這樣對于產(chǎn)品的生產(chǎn)周期就比較短，生產(chǎn)的種類也比較豐富。傳統(tǒng)的機械設(shè)備會受到多種多樣的因素的限制，而導(dǎo)致產(chǎn)品的種類受到很大程度的限制，而3D打印并不需要依賴機械設(shè)備，就可以輕松的實現(xiàn)設(shè)計師和客戶之前的溝通交流進而實現(xiàn)個性化處理[3]。傳統(tǒng)的打印技術(shù)對造成對資源和原材料的浪費，而3D打印可以實現(xiàn)對資源的重復(fù)利用，可以發(fā)揮出資源的最大利用價值，更加經(jīng)濟環(huán)保。

3 3D打印技術(shù)在中國的汽車行業(yè)中的具體應(yīng)用

在2010年美國發(fā)布了全球第一款全3D打印的汽車，其能源提供主要是依靠電池和汽油而成的一個三輪混合動力汽車。打印好整個車體的零件一共花費了2500個小時，然后工人對各零部件進行拼裝，生產(chǎn)速度極快，在這個生產(chǎn)過程中并沒有用到模具和機械設(shè)備。如果想要對車的模型進行更換，那么僅僅需要對相關(guān)的3D模型進行更改，改變相關(guān)的參數(shù)，就可以得到新的車型。

汽車的零部件的開發(fā)工作比較繁重，任務(wù)量大，傳統(tǒng)的那種開發(fā)速度并不能夠滿足于現(xiàn)代社會的發(fā)展需求。3D打印可以縮短整個開發(fā)周期的百分之四十，可以節(jié)約百分之二十左右的成本，慢慢的隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，零部件的結(jié)構(gòu)組成也是慢慢變得復(fù)雜化，這就加大了磨具開發(fā)的工作難度，而3D打印技術(shù)則不用懼怕這個問題。就目前的發(fā)展情況來看，國內(nèi)的很多企業(yè)在生產(chǎn)氣缸和變速器齒輪等構(gòu)件的時候都是采用3D打印技術(shù)。

3D打印金屬對于汽車的維修工作也帶來了很大的方便，有利于對零部件的存儲。對于那些很急缺而又沒有庫存的零部件來說，如果采用傳統(tǒng)的開發(fā)方式，那么就會導(dǎo)致對模具的浪費，還會加大整個生產(chǎn)過程的成本，而且需要花費的時間也比較長，這時候就可以借助3D打印技術(shù)對那些很急而又缺少庫存的軟件進行一個打印處理，可以延長整個結(jié)構(gòu)的使用周期和使用質(zhì)量。針對那些體型龐大而又不方便移動的野外作業(yè)設(shè)備機械發(fā)生故障的時候，可以通過隨身攜帶的3D打印機進行現(xiàn)場的檢查和修護工作，這個過程實行起來與傳統(tǒng)的方式進行比較可以更加方便而又簡單[4]。除此之外，對于汽車維修的過程中，會經(jīng)常性的使用到一些比較特殊的工具或者一些設(shè)備，由于對這些設(shè)備或者工具的需求量不高，市面上很難有樣品，所以會增加購買的難度系數(shù)，甚至出現(xiàn)購買不成功的情況，而這個時候3D打印技術(shù)就可以完全不受這些因素的影響，更加有效的解決這些問題。

4 3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢的深入探究

隨著社會的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷提高，3D打印技術(shù)也會日益完善，隨之該技術(shù)的普及力度會越來越大，覆蓋范圍也會越來越廣，這樣也為汽車行業(yè)的發(fā)展增添了新的活力，注入了新鮮的血液和動力。汽車行業(yè)的發(fā)展未來會向著品牌化和設(shè)計個性化方向發(fā)展，我們從工業(yè)設(shè)計的角度來看待這個問題，可以把3D打印技術(shù)和汽車的外形結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部的裝修設(shè)計進行相互的結(jié)合滲透，通過采用合理的思路，在此基礎(chǔ)上對方法形式和思想進行更新升級，通過使用多元化的美學(xué)設(shè)計可以把設(shè)計師的設(shè)計理念和思想進行生動形象的表露，可以發(fā)揮出其應(yīng)有的價值，而且在設(shè)計模式上也打破了傳統(tǒng)的汽車仿形設(shè)計。在汽車的整個生產(chǎn)過程中，對于零部件這個生產(chǎn)環(huán)節(jié)來說，材料的應(yīng)用是3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)中進行可持續(xù)發(fā)展和穩(wěn)定發(fā)展的核心關(guān)鍵部分。根據(jù)目前的市場發(fā)展情況來看，3D打印技術(shù)不可能在短時間實現(xiàn)對傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)方式的覆蓋，導(dǎo)致這個情況出現(xiàn)的原因就是由于3D打印技術(shù)自身所具有的局限性。通過全球3D打印報告在汽車行業(yè)的應(yīng)用情況來看，在2017年每年都依靠百分之二十八的速度進行遞增，這就進一步促進了每個汽車企業(yè)都在加大對于該技術(shù)的研發(fā)，更加注重該技術(shù)和傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)模式的相互滲透和結(jié)合發(fā)展，也會越來越適應(yīng)社會對未來工業(yè)生產(chǎn)活動的新要求，追隨社會發(fā)展的腳步，不被社會所拋棄[5]。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，以后制造業(yè)也會普及人工智能技術(shù)，這也就導(dǎo)致制造在朝著智能化的方向發(fā)展進步，而3D打印技術(shù)也會得到進一步的更新優(yōu)化，可以取得更好的發(fā)展層次，必將能夠取代掉傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)模式。

總結(jié)：本文通過對3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)中的具體應(yīng)用進行了探究，并且對其今后的發(fā)展情況做了進一步的預(yù)測。針對中國的自主汽車品牌來說，只有在技術(shù)方面進行提升，通過引進新型的3D打印技術(shù)才能促進整體的技術(shù)進步，才能使得汽車行業(yè)得到大力的發(fā)展，這也是汽車行業(yè)以后的發(fā)展方向，為了對自主品牌的發(fā)展起到一個創(chuàng)新的作用，這就需要依靠其作為一個橋梁，其也關(guān)乎到了整個汽車行業(yè)的結(jié)構(gòu)布局。根據(jù)目前的市場發(fā)展形勢來看，3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用還是處于一個初期的發(fā)展狀態(tài)，并沒有在實際的生產(chǎn)生活中得到大規(guī)模的投放生產(chǎn)，所以，這個技術(shù)仍然需要進行專項的突破，只有這樣才能夠提高在生產(chǎn)活動中的速度，才能提高制造業(yè)的水平，其也直接握著汽車企業(yè)的命脈，能否在市場中取得一席之地，關(guān)鍵就在于技術(shù)的領(lǐng)先程度。