3D打印技术在汽车制造与维修领域应用研究

王轶亮

摘要：汽车作为人们出行的工具，经历了从出现到普及的过程，在经济发展水平和人们生活水平不断提升的社会环境下，汽车成为生活必备品，同时也是消耗品，零部件需要维修成为常事。但不管是汽车制造还是维修，不仅会花费大量的金钱，而且还会给环境资源带来负担。很多汽车制造企业和维修商的出现，使得市场竞争加大，如何开展高效的汽车制造和维修服务，便成为厂家需要考虑的问题。3D打印技术凭借其优势，可以打印出汽车零部件，无论是外形还是性能，都与原版无异，因此可以考虑在汽车制造和维修领域进行推广和应用。

关键词：3D打印技术;汽车制造;维修;应用研究

13D打印技术相关信息概述

3D打印技术，因其“原材料只为生产所需的产品”理念，而又被称为“增材制造”[1]。其操作原理，简单来说即是融合现代化电子信息技术将数字模型具象化，在汽车领域中可复制任何凡是三角状的汽车零部件，借助信息技术对数字模型进一步处理，将汽车各零部件的外部模型转化为数字程式表达，而后使用汽车制造行业特殊的添加剂，再用3D打印机初步模型文件进行制造需求的细致化加工，而经过不断的调整最终得到实际物质形态的配件。同时，在当次加工工作完成之后，还可对产出的固体形态进一步加工与打磨处理。

23D打印技术在汽车制造上的应用

2.1汽车零部件的制造

这是3D打印技术在汽车制造领域的主要应用，汽车的制造需要用到很多零部件，但是当遇到工艺复杂，或体积庞大的零部件制造时，往往会花费巨大的时间和金钱，影响汽车的研发和生产。而有了3D打印技术的应用，就可以在短时间内制造出所需的汽车零部件，可以节约生产周期高达40%以上，加快了汽车的研发和生产进程。在对金属零部件的处理过程中，可以使用金属激光烧结3D打印，将各类合金材料作为原材料，简化生产流程，还节省了生产成本[1]。

2.2复杂模具的更高效、便捷的制造

汽车行业发展进程中，汽车零件并没有总体趋向简单化，对模具的制造要求越来越高，难度不断增加。3D打印汽车零件，若零件的外形、结构较为复杂，模具也只能通过拼接与镶嵌的形式进行制造，极大程度上难以确保其精确性以及影响模具的使用寿命，同时增加汽车生产的时间与复杂性。而采用3D打印技术进行制造，其SLS选区激光烧结技术可直接制作结构复杂的模具，首先是降低了制造时间与综合成本，其次是精确性提高了不止一个层次而有效提高模具的使用寿命。例如3D打印技术可利用逐层材料的堆积法加工实体模型，比如换挡制造时即可使用3D打印技术中的SLS选区激光烧结技术进行分层而整合的制造融合。

2.3实现轻量化零件的更有效制造

为响应并切实落实绿色发展与可持续发展理念，对汽车行业的发展提出了更高标准的要求，其节能减排、轻量化操作是当前汽车行业的核心发展内容之一。通过降低汽车自重量，继而降低汽车各部件零件的重量，因此企业选用或自行改造、设计轻量化的原材料进行制造。但唯有运用3D打印技术才能确保零件的质量并降低其重量。例如在全尺寸的保险杠制造过程中，可利用Fortus900mc生产型3D打印机有效加快零件的加工，新制造的零件相较于黏土，其总体质量较轻且品质有保障。

33D打印技术在汽车维修中的应用

3.1解决复杂配件的加工

随着我国经济的不断增长，汽车已经成为人们日常生活中并不可少的交通工具。由于汽车的巨大保有量造成汽车维修工作的大众化，汽车维修企业生存的基础在于能够快速精准地排除车辆故障。我国很多的消费者出于对汽车的驾驶感、安全性能等方面的考虑，有很多用户会选择较为高档的进口车型，但是由于国内的汽车配件限制，在进行车辆维修时难以找到完全匹配的零件，同时进口渠道又较为繁琐，严重影响了维修效率，对汽车维修企业造成很大的困难。所以通过采用逆向三维扫描技术与3d打印技术结合的方式能够快速准确地得到其零件的模型，为用户提供便捷的服务。

3.23D打印技术在维修工具中的应用

汽车维修活动中，其工具种类多种多样，其成本较高、使用过程也繁杂。而3D打印技术的融合，同样可快速制造出某些特殊维修需求的工具[2]。以维修工具中最基础的扳手为例，首先建立其数字模型，再运用3D打印技术中RorE系统进行切片处理，使得轮毂与切片相同，而后再次运用3D打印技术中的3DP技术明确工具的尺寸，融合原材料进行工具的打印处理，打印完成后续处理，维修技术人员再依照扳手的参数标准进行简单的调整，直到完全符合标准，一套下来其制造周期与成本大大缩减，真正意义上的实现了高效能。

3.3汽修工具的打印

当前汽车的品牌型号繁多，为了满足车辆维修的多元化需求，汽车维修服务必须要具备满足客户定制化要求的能力，由于不同的车型的内部结构不尽相同，在对其进行维修的过程中会遇到工具使用不便的情况，这时可利用逆向三维扫描技术对车辆内部进行扫描，通过电脑读取其操作空间，设计其专用操作工具，并通过3D打印技术快速完成工具的制作，极大地缩短维修周期[3]。

43D打印技术在汽车装配领域的应用

4.1应用前景

总装作为汽车生产的重要工序，守护着汽车生产的质量底线，有着众多复杂的工艺，在装配过程中同样需要用到各种各样的装配工具。根据总装车间的工艺需求，将装配工具分为定位工具、辅助工具、防划伤工具和检测工具四大类，不同种类的工具对材料的属性要求各不相同。这些工具虽然种类繁多，但是需求量少，生产成本高，制作周期长。如果使用3D打印技术，能大大缩短工具的制作周期，间接地促进汽车的装配效率的提升。同时，提高了装配工具的精度，使装配工具标准化。如果需要制作相似的工具，只要通过调整参数便可进行快速便捷的制作。在同车型不同产线的装配人员进行工艺交流时，也能更好地将新的装配方法与装配工具进行推广，有利于装配人员业务水平的提升。

4.2推广增材加工方法

根据实践情况可以看到，目前汽车维修领域尚未真正推广3D打印技术，主要原因是人們对它的认识不够，尚未看到其广阔前景。为此，国家需要进行积极推广，通过财政补贴等方式，推动更多的汽车维修商采用这一技术，促进汽车行业的节能减排。在实践过程中，重点要维修企业进行轻量化生产零部件，多采用轻量化的原材料，并简化生产流程。另外，需要考虑到零部件和汽车整体之间的协调关系，考虑采用增材加工的手段，让最终生产出来的汽车零部件在重量和内部结构上都能得到优化。通过上述方式，在3D打印技术支撑下的汽车维修行业，将会实现生产的环保化，还能提升生产的效益[4]。

结束语

综上所述，3D打印技术已经被广大汽车企业认可，在研发与维修领域扮演着重要的角色，有效地解决了许多实际的问题。同时，随着材料科学的发展，3D打印技术会在汽车行业得到更为全面的运用，逐步应用到汽车生产的四大工艺中，代替部分传统的减材制造方式，从而降低投入成本，为汽车行业的发展提供助力。

参考文献：

[1]赵毓锋.汽车维修中3D打印技术的应用研究[J].时代汽车，2018（05）：152-153.

[2]马忠波.基于3D打印技术在汽车制造与维修领域的应用探究[J].内燃机与配件，2018（06）：231-232.

[3]张超.浅谈3D打印技术在汽车发动机零部件铸造中的应用[J].内燃机与配件，2018（16）：242-243.

[4]刘振华，张木.论3D打印技术在汽车维修领域中的应用[J].时代农机，2017，44（10）：73.