汽车 + 3D打印 = ?

3D打印资讯
2021
11/22
10:53
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本帖最后由 小软熊 于 2021-11-22 10:53 编辑

来源:盈普

1885年,德国工程师卡尔·本茨制成了第一辆本茨专利机动车,世界上首辆真正意义上的汽车就此诞生了,在三十年后的1915年,福特公司生产出了世界上第一辆箱型汽车并实现量产,汽车产业从此进入了发展的快车道。凑巧的是,3D打印技术从问世距今同样也有三十多年了,在这期间它的技术种类不断丰富、工艺不断成熟完善、应用领域持续扩张,各行各业的人们也在积极的探索这项技术所能达到的广度与深度。汽车产业不仅是其中之一,甚至可以说是目前3D打印应用最成熟的领域了。那么3D打印这个仅仅发展了三十多年的技术,是怎样与汽车产业相结合,并发生化学反应的呢?
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汽车+3D打印=吸睛的概念?

首先“汽车+3D打印”,一定是汽车在前3D打印在后,汽车是主体而3D打印是工具的。目的是利用3D打印的特性和优势,为汽车这个最终产品及其设计制造工艺,进行品质的提升或者流程的优化,不能陷入为了用而用的陷阱。所以近年来,“汽车+3D打印”就慢慢从一个展会上看完就忘的吸睛概念,下沉到实际的研发试制工作中,深入到部分零件的替换优化中,甚至最后再到真正实现量产3D打印汽车的上市。所以,目前3D打印能与汽车产业相结合的,是在研发试制、生产线的工装夹治具、定制化改装、以及量产这几个环节。

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上图从左到右依次是世界首款3D打印汽车Urbee 2、电动车Strati、跑车Blade
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3D打印的轮胎工装

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MINI Yours Customized”定制3D打印零件服务

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XEV的全球首款量产3D打印电动车在意大利获得7000辆的订单


再将目光回到汽车这一最终产品上。一辆汽车可以简单的分为发动机、底盘、车身、电气设备这几大部分,也可以再细分为更多的子系统,通常一辆车上的零件数量达到1-2万个,按照材料类型可粗分为金属与非金属2大类,其中金属零件占大多数,用于发动机、变速箱、车身、车架、悬架、底盘和电子设备上,而非金属材料则主要用于车辆的内饰、外饰、密封件、轮胎等部位。
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汽车总成拆分平面图
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汽车上的部分非金属零部件

在车辆的设计研发阶段,若只考虑尺寸与装配验证,那么车上几乎绝大多数的非精密零部件目前都可以通过3D打印技术制造,并满足验证的要求;但若要实现功能性验证,甚至要脱离研发阶段,去实现最终使用乃至量产,那么可使用3D打印制造并替换的零件种类数量就会减少,因为要选择出合适的3D打印材料和工艺,并匹配零件的实际工况要求,这往往需要汽车与3D从业双方积极的探索和沟通,并投入时间与精力为之攻关,这也是新技术应用最难的部分。不过今天我们也确实看到了一个又一个新应用的出现,3D打印与汽车产业发生的化学反应也越来越多、越来越热烈。
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米其林3D打印无气防穿刺轮胎Uptis
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Joyson Safety Systems用SLS技术打印的碳纤维增强安全气囊外壳
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布加迪凯龙钛合金3D打印刹车卡钳
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HRE Wheels和GE Additive制作的钛合金轮毂

盈普是国内SLS增材制造设备的代表厂家,从事三维打印业务二十多年,凭借过硬的科研实力,针对不同行业应用成功开发出S系列、P系列激光烧结增材制造系统以及多款专用高复用性粉体,是国内首家获得德国莱茵TüV认证的激光烧结增材制造厂家,研发的产品获得三十多项国家专利。
盈普在江苏盐城设立了SLS特新材料3D打印服务中心,并率先引进了AMT的化学蒸汽平滑技术,目前盈普中山公司有两台AMT的后处理设备对外提供加工服务,可以提供完善的3D打印+后处理服务,为用户创造更多价值。
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在汽车应用方面,盈普也持续进行探索,包括与大学生方程式赛车车队以及国内主机厂的合作。其中赛车方面的合作可见我们往期的内容:盈普在2021赛季对北京理工大学无人车队、同济大学汽油车队的赞助合作。汽车主机厂方面,目前我们与东风汽车集团以及广汽集团的合作较为深入。



东风汽车集团在新车试制的过程中使用SLS技术打印原型零件,包括使用Precimid1172Pro GF30 BLK材料打印的中控面板和用Precimid1172Pro材料打印的配电箱壳体等,前者是一款30%玻璃增强的尼龙12材料,具备优秀的强度与抗冲击性能,后者则是通用型尼龙12材料,拥有良好的综合性能和表面质量。东风汽车在使用3D打印技术后,可以避开制造塑料零件时需要的注塑或机加工工艺,将原型零件的制造流程简化,并降低外包成本和模型泄露的风险。
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东风汽车打印的中控面板(灰黑色)与配电箱壳体(白色)

另外广汽集团同样将SLS技术的应用集中在研发试制领域,但其应用面更广,打印的零件涵盖了车上的内外饰、热交换系统、动力总成、底盘等部分,可以用于包括外观、结构、装机、人机工程这4大验证工作中,多达数十类(图片此处不便展示)。以前委外加工的流程包括:提出需求-费用申请-询价-发外-收货-验收,周期通常在2-3个星期,在SLS 3D打印设备投产后,流程缩短为4步:提出需求-加工-收货-验收,最快4天可以开始验证工作,且流程都在本公司内部。

当然,在3D打印技术与汽车产业结合越来越紧密的今天,我们也要看到:目前大部分汽车从业者不够了解3D打印技术的最新发展和能力,而在3D打印领域能够真正懂得汽车行业需求的人也不多,加之现阶段3D打印技术本身还有不足,这些都依然限制了3D打印在汽车产业的拓展与深入,但我们也要有信心:3D打印发展至今不过三十几年,材料种类还在不断丰富、生产成本也在不断降低、工艺逐步走向成熟,另外,汽车与3D打印从业者双方都在积极的相向而行,汽车行业内大规模普及使用3D打印技术的一天很快就会到来。



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汽车行业内大规模普及使用3D打印技术的一天很快就会到来
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