3D打印技術在汽車制造與維修領域應用研究

王軼亮

摘要：汽車作為人們出行的工具，經歷了從出現到普及的過程，在經濟發展水平和人們生活水平不斷提升的社會環境下，汽車成為生活必備品，同時也是消耗品，零部件需要維修成為常事。但不管是汽車制造還是維修，不僅會花費大量的金錢，而且還會給環境資源帶來負擔。很多汽車制造企業和維修商的出現，使得市場競爭加大，如何開展高效的汽車制造和維修服務，便成為廠家需要考慮的問題。3D打印技術憑借其優勢，可以打印出汽車零部件，無論是外形還是性能，都與原版無異，因此可以考慮在汽車制造和維修領域進行推廣和應用。

關鍵詞：3D打印技術;汽車制造;維修;應用研究

13D打印技術相關信息概述

3D打印技術，因其“原材料只為生產所需的產品”理念，而又被稱為“增材制造”[1]。其操作原理，簡單來說即是融合現代化電子信息技術將數字模型具象化，在汽車領域中可復制任何凡是三角狀的汽車零部件，借助信息技術對數字模型進一步處理，將汽車各零部件的外部模型轉化為數字程式表達，而后使用汽車制造行業特殊的添加劑，再用3D打印機初步模型文件進行制造需求的細致化加工，而經過不斷的調整最終得到實際物質形態的配件。同時，在當次加工工作完成之后，還可對產出的固體形態進一步加工與打磨處理。

23D打印技術在汽車制造上的應用

2.1汽車零部件的制造

這是3D打印技術在汽車制造領域的主要應用，汽車的制造需要用到很多零部件，但是當遇到工藝復雜，或體積龐大的零部件制造時，往往會花費巨大的時間和金錢，影響汽車的研發和生產。而有了3D打印技術的應用，就可以在短時間內制造出所需的汽車零部件，可以節約生產周期高達40%以上，加快了汽車的研發和生產進程。在對金屬零部件的處理過程中，可以使用金屬激光燒結3D打印，將各類合金材料作為原材料，簡化生產流程，還節省了生產成本[1]。

2.2復雜模具的更高效、便捷的制造

汽車行業發展進程中，汽車零件并沒有總體趨向簡單化，對模具的制造要求越來越高，難度不斷增加。3D打印汽車零件，若零件的外形、結構較為復雜，模具也只能通過拼接與鑲嵌的形式進行制造，極大程度上難以確保其精確性以及影響模具的使用壽命，同時增加汽車生產的時間與復雜性。而采用3D打印技術進行制造，其SLS選區激光燒結技術可直接制作結構復雜的模具，首先是降低了制造時間與綜合成本，其次是精確性提高了不止一個層次而有效提高模具的使用壽命。例如3D打印技術可利用逐層材料的堆積法加工實體模型，比如換擋制造時即可使用3D打印技術中的SLS選區激光燒結技術進行分層而整合的制造融合。

2.3實現輕量化零件的更有效制造

為響應并切實落實綠色發展與可持續發展理念，對汽車行業的發展提出了更高標準的要求，其節能減排、輕量化操作是當前汽車行業的核心發展內容之一。通過降低汽車自重量，繼而降低汽車各部件零件的重量，因此企業選用或自行改造、設計輕量化的原材料進行制造。但唯有運用3D打印技術才能確保零件的質量并降低其重量。例如在全尺寸的保險杠制造過程中，可利用Fortus900mc生產型3D打印機有效加快零件的加工，新制造的零件相較于黏土，其總體質量較輕且品質有保障。

33D打印技術在汽車維修中的應用

3.1解決復雜配件的加工

隨著我國經濟的不斷增長，汽車已經成為人們日常生活中并不可少的交通工具。由于汽車的巨大保有量造成汽車維修工作的大眾化，汽車維修企業生存的基礎在于能夠快速精準地排除車輛故障。我國很多的消費者出于對汽車的駕駛感、安全性能等方面的考慮，有很多用戶會選擇較為高檔的進口車型，但是由于國內的汽車配件限制，在進行車輛維修時難以找到完全匹配的零件，同時進口渠道又較為繁瑣，嚴重影響了維修效率，對汽車維修企業造成很大的困難。所以通過采用逆向三維掃描技術與3d打印技術結合的方式能夠快速準確地得到其零件的模型，為用戶提供便捷的服務。

3.23D打印技術在維修工具中的應用

汽車維修活動中，其工具種類多種多樣，其成本較高、使用過程也繁雜。而3D打印技術的融合，同樣可快速制造出某些特殊維修需求的工具[2]。以維修工具中最基礎的扳手為例，首先建立其數字模型，再運用3D打印技術中RorE系統進行切片處理，使得輪轂與切片相同，而后再次運用3D打印技術中的3DP技術明確工具的尺寸，融合原材料進行工具的打印處理，打印完成后續處理，維修技術人員再依照扳手的參數標準進行簡單的調整，直到完全符合標準，一套下來其制造周期與成本大大縮減，真正意義上的實現了高效能。

3.3汽修工具的打印

當前汽車的品牌型號繁多，為了滿足車輛維修的多元化需求，汽車維修服務必須要具備滿足客戶定制化要求的能力，由于不同的車型的內部結構不盡相同，在對其進行維修的過程中會遇到工具使用不便的情況，這時可利用逆向三維掃描技術對車輛內部進行掃描，通過電腦讀取其操作空間，設計其專用操作工具，并通過3D打印技術快速完成工具的制作，極大地縮短維修周期[3]。

43D打印技術在汽車裝配領域的應用

4.1應用前景

總裝作為汽車生產的重要工序，守護著汽車生產的質量底線，有著眾多復雜的工藝，在裝配過程中同樣需要用到各種各樣的裝配工具。根據總裝車間的工藝需求，將裝配工具分為定位工具、輔助工具、防劃傷工具和檢測工具四大類，不同種類的工具對材料的屬性要求各不相同。這些工具雖然種類繁多，但是需求量少，生產成本高，制作周期長。如果使用3D打印技術，能大大縮短工具的制作周期，間接地促進汽車的裝配效率的提升。同時，提高了裝配工具的精度，使裝配工具標準化。如果需要制作相似的工具，只要通過調整參數便可進行快速便捷的制作。在同車型不同產線的裝配人員進行工藝交流時，也能更好地將新的裝配方法與裝配工具進行推廣，有利于裝配人員業務水平的提升。

4.2推廣增材加工方法

根據實踐情況可以看到，目前汽車維修領域尚未真正推廣3D打印技術，主要原因是人們對它的認識不夠，尚未看到其廣闊前景。為此，國家需要進行積極推廣，通過財政補貼等方式，推動更多的汽車維修商采用這一技術，促進汽車行業的節能減排。在實踐過程中，重點要維修企業進行輕量化生產零部件，多采用輕量化的原材料，并簡化生產流程。另外，需要考慮到零部件和汽車整體之間的協調關系，考慮采用增材加工的手段，讓最終生產出來的汽車零部件在重量和內部結構上都能得到優化。通過上述方式，在3D打印技術支撐下的汽車維修行業，將會實現生產的環保化，還能提升生產的效益[4]。

結束語

綜上所述，3D打印技術已經被廣大汽車企業認可，在研發與維修領域扮演著重要的角色，有效地解決了許多實際的問題。同時，隨著材料科學的發展，3D打印技術會在汽車行業得到更為全面的運用，逐步應用到汽車生產的四大工藝中，代替部分傳統的減材制造方式，從而降低投入成本，為汽車行業的發展提供助力。

參考文獻：

[1]趙毓鋒.汽車維修中3D打印技術的應用研究[J].時代汽車，2018（05）：152-153.

[2]馬忠波.基于3D打印技術在汽車制造與維修領域的應用探究[J].內燃機與配件，2018（06）：231-232.

[3]張超.淺談3D打印技術在汽車發動機零部件鑄造中的應用[J].內燃機與配件，2018（16）：242-243.

[4]劉振華，張木.論3D打印技術在汽車維修領域中的應用[J].時代農機，2017，44（10）：73.