3D打印技术解决汽车零部件制造难题

十年前，首辆由3D打印技术打造的汽车Strati问世。这辆车是美国亚利桑那州的Local Motors公司，在2014年的国际制造技术展上，仅用六天时间就制造完成的，包括打印零部件和组装在内的总耗时为44小时。相较于传统汽车拥有超过两万个零部件，Strati只有40个零部件。

德勤之前发布的《汽车行业的3D机会》报告指出，在汽车行业中，制造商们利用3D打印制作各种原型已经十分普遍，这有助于加速设计迭代过程。同时，近几年3D打印用于生产最终使用零件的例子也在逐渐增加。根据SmarTechAnalysis的市场研究报告预测，到2029年，汽车行业中3D打印最终使用零件的产值可能达到约90亿美元。

汽车制造商拥抱3D打印技术

据统计，汽车行业已占据3D打印机市场逾16%的份额，并且这一数字还在持续增长。除了原型测试之外，如保时捷和奔驰等顶级汽车制造商已开始利用3D打印来生产最终使用的汽车零部件。这种趋势不仅在国外流行，澳大利亚的汽车制造商也在采用增材制造技术以提高产品质量、降低成本并缩短生产周期。

在全球范围内，3D打印在汽车工业的应用正迅速扩展。例如，德国昆士兰先进制造公司（AMQ）已成功运用3D打印技术制造了数百个高质量汽车零部件，并为福特汽车生产了可用于最终装配的零件。据AMQ估计，每辆汽车约有20%的部件是通过3D打印制造的。这种高效且灵活的生产方式获得了全球制造商的广泛认可。

宝马也是一家对3D打印技术充满热情的公司。自1991年开始采用3D打印技术后，于2020年在慕尼黑开设了新的3D打印中心，并在短短一年内就3D打印了超过30万个零件，主要用于DTM赛车、劳斯莱斯幻影、宝马i8敞篷跑车和MINI车型。

业界多家公司利用3D打印技术推出了创新应用案例，如Broad Reach Engineering为小鹏汽车推出3D打印制动卡钳，英国Helixx公司推出全电动3D打印送货车，奥迪使用大幅面3D打印技术制造汽车座椅等。此外，韩泰轮胎也启动了尖端3D打印中心以进军汽车模具制造领域。这些例子凸显了3D打印在汽车行业中的巨大潜能，并预示了汽车制造业未来的发展趋势。

3D打印技术“加快”造车速度

众所周知，传统的燃油车从概念设计到生产完成大约需要4至5年的时间，而现在很多新能源汽车可能在两年内就能投入生产。面对这种情况，许多传统制造商不得不修改常规的试制方式与流程，比如油泥模型的制作。

据了解，油泥模型可以真实展示汽车立体形态，让人们切实感受到汽车的设计语言，同时也方便汽车设计的修改、验证和评审工作。工业油泥是一种类似橡皮泥的材料，加热变软，冷却后硬化。传统制作一个1：1内部油泥模型通常需要2至3个月，更大的汽车外部模型则通常需要3至4个月的时间才能完成。

因此，众多整车企业纷纷引入3D打印设备。

实际上，由于3D打印成型限制小，能生产各种复杂几何形状的零件。3D打印充分发挥了生成式设计和拓扑优化的设计能力，还能将多个零件合并成一个，从而在提高零件性能的同时减轻重量。但由于产能限制，目前还无法实现大批量生产。因此，量产车上很少使用3D打印的零件。从长远来看，3D打印汽车零部件能够带来性能提升、重量减轻和装配时间减少等优点。

目前，使用3D打印零件较多的是赛车、超级跑车以及豪华汽车的定制件和改装车的改装配件。此外，一些老款汽车因零件停产也会采用3D打印零件。

业内人士指出，随着3D打印零件的使用量上升，对汽车行业的供应链将产生重大影响。比如，目前提供原型和最终生产零件的供应商往往不是同一家。未来很可能仅需一家供应商，既能提供原型也能负责生产。此外，随着大量零件合并，供应商的数量也将相应减少。

如今，越来越多的汽车厂商开始尝试使用3D打印的最终使用零件。一直以来，很多零件都受限于生产工艺（无法制造、制造难度大、成本高、后期装配困难），并非最优设计。