3D打印技術解決汽車零部件制造難題

十年前，首輛由3D打印技術打造的汽車Strati問世。這輛車是美國亞利桑那州的Local Motors公司，在2014年的國際制造技術展上，僅用六天時間就制造完成的，包括打印零部件和組裝在內的總耗時為44小時。相較于傳統汽車擁有超過兩萬個零部件，Strati只有40個零部件。

德勤之前發布的《汽車行業的3D機會》報告指出，在汽車行業中，制造商們利用3D打印制作各種原型已經十分普遍，這有助于加速設計迭代過程。同時，近幾年3D打印用于生產最終使用零件的例子也在逐漸增加。根據SmarTechAnalysis的市場研究報告預測，到2029年，汽車行業中3D打印最終使用零件的產值可能達到約90億美元。

汽車制造商擁抱3D打印技術

據統計，汽車行業已占據3D打印機市場逾16%的份額，并且這一數字還在持續增長。除了原型測試之外，如保時捷和奔馳等頂級汽車制造商已開始利用3D打印來生產最終使用的汽車零部件。這種趨勢不僅在國外流行，澳大利亞的汽車制造商也在采用增材制造技術以提高產品質量、降低成本并縮短生產周期。

在全球范圍內，3D打印在汽車工業的應用正迅速擴展。例如，德國昆士蘭先進制造公司（AMQ）已成功運用3D打印技術制造了數百個高質量汽車零部件，并為福特汽車生產了可用于最終裝配的零件。據AMQ估計，每輛汽車約有20%的部件是通過3D打印制造的。這種高效且靈活的生產方式獲得了全球制造商的廣泛認可。

寶馬也是一家對3D打印技術充滿熱情的公司。自1991年開始采用3D打印技術后，于2020年在慕尼黑開設了新的3D打印中心，并在短短一年內就3D打印了超過30萬個零件，主要用于DTM賽車、勞斯萊斯幻影、寶馬i8敞篷跑車和MINI車型。

業界多家公司利用3D打印技術推出了創新應用案例，如Broad Reach Engineering為小鵬汽車推出3D打印制動卡鉗，英國Helixx公司推出全電動3D打印送貨車，奧迪使用大幅面3D打印技術制造汽車座椅等。此外，韓泰輪胎也啟動了尖端3D打印中心以進軍汽車模具制造領域。這些例子凸顯了3D打印在汽車行業中的巨大潛能，并預示了汽車制造業未來的發展趨勢。

3D打印技術“加快”造車速度

眾所周知，傳統的燃油車從概念設計到生產完成大約需要4至5年的時間，而現在很多新能源汽車可能在兩年內就能投入生產。面對這種情況，許多傳統制造商不得不修改常規的試制方式與流程，比如油泥模型的制作。

據了解，油泥模型可以真實展示汽車立體形態，讓人們切實感受到汽車的設計語言，同時也方便汽車設計的修改、驗證和評審工作。工業油泥是一種類似橡皮泥的材料，加熱變軟，冷卻后硬化。傳統制作一個1：1內部油泥模型通常需要2至3個月，更大的汽車外部模型則通常需要3至4個月的時間才能完成。

因此，眾多整車企業紛紛引入3D打印設備。

實際上，由于3D打印成型限制小，能生產各種復雜幾何形狀的零件。3D打印充分發揮了生成式設計和拓撲優化的設計能力，還能將多個零件合并成一個，從而在提高零件性能的同時減輕重量。但由于產能限制，目前還無法實現大批量生產。因此，量產車上很少使用3D打印的零件。從長遠來看，3D打印汽車零部件能夠帶來性能提升、重量減輕和裝配時間減少等優點。

目前，使用3D打印零件較多的是賽車、超級跑車以及豪華汽車的定制件和改裝車的改裝配件。此外，一些老款汽車因零件停產也會采用3D打印零件。

業內人士指出，隨著3D打印零件的使用量上升，對汽車行業的供應鏈將產生重大影響。比如，目前提供原型和最終生產零件的供應商往往不是同一家。未來很可能僅需一家供應商，既能提供原型也能負責生產。此外，隨著大量零件合并，供應商的數量也將相應減少。

如今，越來越多的汽車廠商開始嘗試使用3D打印的最終使用零件。一直以來，很多零件都受限于生產工藝（無法制造、制造難度大、成本高、后期裝配困難），并非最優設計。