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未来3D打印能带来汽车业的巨大变革!

目录:技术支持星级:3星级人气:-发表时间:2014-11-21
RSS订阅 文章出处:塑胶模具网责任编辑:大型塑料模具作者:塑胶模具厂

在讨论3D打印汽车之前,我们先来了解一下3D打印机的工作原理。3D打印,即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。与普通打印机相比,3D打印机的“墨水”为原材料,通过若干层材料的堆叠达到立体效果。有许多人将这一过程比喻为搭积木,的确有几分相似。
 
    3D打印的过程与普通打印机非常相似。首先,你要有一个模型文件,只不过相较普通打印机需要的文档或图片,3D打印机读取的文件为3D模型文件。目前已经有许多3D模型文件的分享网站(例:http://www.thingiverse.com/)。最后需要给打印机一个打印的过程,普通打印机向纸张上打印图片或文字同样需要过程。而3D打印由于打印过程比较复杂,所以需要花费不少时间,当然这也取决于你打印模型的大小。
 
    就像普通打印机需要耗材(激光打印机需要硒鼓,喷墨打印机为墨盒)一样,3D打印机同样需要。随着3D打印技术的发展,目前用于3D打印的耗材种类很多,以满足不同需求。当然,不同材质的价格相差较大,打印出来的效果也有区别。而3D打印机要做的是一个融化耗材,创造全新形状的过程。
 
    第一款3D打印汽车——Urbee2
 
    3D打印的原理看起来简单,但它能够实现的效果确非常神奇。让我们有了可以简单的生产任何形状物体的憧憬。那么它在汽车领域的发展如何呢?是不是以后我们就可以像攒电脑一样DIY自己的车子了呢?别急,我们先来看看3D汽车的发展史。
 
    说发展史有些夸张了,因为世界上第一款3D打印汽车的诞生离我们并不久远。在2013年上半年,一台名为Urbee2的小车诞生了。其实它的前身Urbee早在2010年就推出了,只不过当时由于各种问题只停留在了概念阶段。Urbee2则是一款真正意义上量产的车型。
 
    Urbee2是一款搭载混合动力的三轮车,由车身后置的独轮驱动。在城市中行驶时,Urbee2由电力驱动,内置7.6kWh电量,两个前轮由一对36伏特的电动马达驱动,可提供6kW的巡航动力,最高动力12kW。电力驱动行驶里程可达64公里。当电力不足时,则切换到内燃机来驱动发电机给电池供电。
 
    Urbee2包含了超过50个3D打印组件,但这相较传统制造工艺显得十分精简。车辆除了底盘、动力系统和电子设备等,超过50%的部分都是由ABS塑料打印而来。据悉,生产Urbee2需要花费2500小时,换算一下就是没日没夜也需要超过100天才能打印这样一辆车。
 
    对于底盘方面未采用3D打印进行制造,设计团队表示是出于安全方面的考虑。此外,为了达到更高的安全标准,框架部分也同样采用了钢管焊接。Urbee2由于车身重量和尺寸较小,加上三轮的布局,在某些国家只能按照摩托车标准注册。
 
    3D打印汽车的升级版——Strati
 
    Strati是LocalMotors公司推出的一款3D打印汽车,号称Strati是全球第一辆。因为在LocalMotors看来,Urbee2的底盘部件并未由3D打印机完成,而Strati不仅3D打印的应用率更高,而且已经接受媒体试驾,所以它同样可以称为“第一辆3D打印汽车”。
 
    Strati诞生于2014年,它的确相较Urbee2有了明显的进步。首先,它的底盘部分也采用了3D打印技术制造,其次它的打印时间仅为44个小时。如果加上组装时间,最新的数据表明只需要三天就能造出Strati。从超过100天到3天,效率的飞速提升预示着3D打印汽车的未来发展不可预估。
 
    在外型上,相较Urbee2略显怪异的造型,Strati也更符合人们的审美。宽车身加上低矮的底盘高度甚至让它有了些运动车的气质。
 
    Strati的最高时速可达56公里,动力部分采用电池驱动,续航里程193到243公里。虽然生产Strati的LocalMotors公司有些“瞧不起”Urbee23D打印的应用率,事实上Strati除了多出在底盘部分的应用外,动力总成、悬挂、以及转向部件来自雷诺的Twizy。此外,座椅、车灯、轮圈和轮胎也采用传统方式制造。由于需要考虑到安全性,Strati的原材料为加入了碳纤维的热塑材料。
 
    虽然Strati许多部分仍采用传统方式制造,但3D打印汽车还是拥有非常大的优势。相较传统汽车制造业用零件拼接的方式生产汽车,3D打印汽车则先打造一个框架,然后将需要的部件填补进去。3D打印汽车更少部件的应用不仅可以大幅降低车身重量,还可以省去冲压这一环节。这对于小规模生产来说,省去了制造模具的成本,效率更高,而且不需要硕大的厂房,直接降低了汽车生产的门槛。
 
    目前生产Strati的公司正在计划着该车的上市计划,而公布的预售价则为1.1万英镑(约合人民币11万元)起售。如果把它当成首批3D打印汽车产品,这个售价并不高。但如果与传统汽车相比,它的售价则并不占优势。此外,由于3D打印的精度问题,用户还需要忍受粗糙的做工。粗糙不平的打印面如果想要获得平滑效果,又将进一步提高成本,加大打印时间。
 
    3D打印在什么方面开始影响汽车业
 
    虽然3D打印汽车已经逐渐兴起,但仍旧存在着许多亟待解决的问题。首先,相较传统汽车制造业而言,生产周期和产能还是较低,很难大规模量产。此外,由于需要考虑到安全性等因素,原材料品质与成本因素很难平衡,导致单车生产成本过高也制约着现阶段3D汽车的商业化。
 
    不过就现阶段而言,3D打印在汽车领域也已经有了很好的应用。除了整车3D打印技术外,已经有两个领域开始了应用阶段:
 
    设计领域,由于3D打印的快速成型特性,汽车厂商可以应用于汽车外形设计的研发。相较传统的手工制作油泥模型,3D打印能更精确的将3D设计图转换成实物,而且时间更短,提高汽车设计层面的生产效率。目前许多厂商已经在设计方面开始利用3D打印技术,比如不久前我们曾经参观的奔驰设计中心。
 
    零部件领域,3D打印技术还能快速的生产造型复杂的产品,而汽车零部件正是。在传统汽车制造领域,汽车零部件的开发往往需要长时间的研发、测试。
从研发到测试阶段还需要制作零件模具,不仅时间长,而且成本高。当存在问题时,修正零件也需要同样漫长的周期。而3D打印技术则能快速制作造型复杂的零部件,当测试出现问题时,修改3D文件重新打印即可再次测试。可以说,3D打印技术让未来零部件的开发成本更低,效率更高。
 
    3D打印整车很难在近期改变我们的生活,但3D打印在以上两个领域将在短时间内让消费者从中受益。研发阶段成本的降低、效率的提高将为消费者带来更高品质的汽车产品,同时价格也将更实惠。
 
    未来在汽车领域的发展道路
 
    汽车零件方面,3D打印已经有了明确的发展道路,再次就不过多讨论。我们主要来谈谈3D打印整车的发展。
 
    定制化。相信很长一段时间,未来3D打印汽车就像我们之前提到了“攒电脑”这个概念,“机箱”也就是整体外观造型,能提供不同样式以供消费者彰显个性;至于“主板”、“内存”这些内部部件,则提供不同样式的3D打印产品供选装;动力总成等核心部件,则可采购传统制造商的产品。虽然短时间内3D打印很难在成本方面有大的突破,但相信“定制化”的产品概念还是能吸引不少消费者的买单,另辟蹊径的生产模式或许让3D打印汽车的商业化并不遥远。
 
    当然,真正实现定制化生产并将其商业化,3D打印汽车还有不少路要走。首先要设计好不同部件的兼容性,消费者选择选装件时也能快速完成拼装;另外,之前我们提到的安全性,不光是碰撞安全,还要兼顾个性化外观可能对行人的伤害等等;最后要考虑的就是法律因素了,繁杂的样式对于合法上路提出了严峻的挑战。
 
    未来终级解决方案则是100%3D打印。当汽车能100%实现3D打印时,才是3D打印汽车的终极阶段。当然,像发动机、电子设备这些部件等短时间内采用3D打印技术的可能性不大,抛开成本因素,材料能耐受的工作温度及强度也需要检验。不过随着科技的发展,核心部件的打印未必就不能实现,未来3D打印或许真的能成为私人造车机器。到那时,完成一辆属于自己的车,或许就像组装一个汽车模型一样简单。
 
    总结:说了这么多,我们可以看出,3D打印技术的发展的确为汽车生产的发展带来了积极的影响。但说3D打印将带来汽车业的变革还为时尚早。受到成本、材料、等方面的制约,3D打印技术从目前到很长一段时间内,应用的范围都将朝着我们所说的小规模定制化发展。至于3D打印在汽车领域的大规模商业化,或许需要很长时间才能到来。

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