汽车行业的 3D 打印

3D 打印的最终用途部件越来越频繁地用于车辆。最近的真实示例展示了增材制造在设计、减轻重量等方面的优势。

长期以来，3D 打印一直被吹捧为原型、一次性和小批量的解决方案，但它能否进入大规模生产？具体来说，是汽车等大批量行业的生产吗？

由于固有的重量和成本降低，汽车行业已经接受了 3D 打印。它还允许快速制作用于测试或小规模制造的新零件或定制零件的原型。因此，例如，如果某个特定零件不再可用，则可以将其作为小规模定制运行的一部分进行生产，包括备件制造。或者，可以在一夜之间打印物品或固定装置，并准备好在更大规模的制造运行之前进行测试。

虽然本田思域或雪佛兰 Malibu 等大众市场车辆采用 3D 打印部件可能还需要一段时间，但汽车行业已经有令人信服的增材制造 (AM) 使用案例。汽车制造商正在转向该技术，因为它具有设计自由度、轻量化能力、材料选择等。目前，这些 3D 打印部件的数量仍然相对较少，但这些小批量定制部件为未来更多地使用该技术指明了方向。

什么是 3D 打印？
3D 打印，也称为增材制造，是一种使用计算机创建的设计逐层创建三维对象的方法。建立材料层以创建 3D 零件。这与减材制造工艺相反，在减材制造工艺中，最终设计是从更大的材料块上切割下来的。因此，3D 打印可减少材料浪费。

3D打印技术分为三大类；烧结、熔化和立体光刻。

烧结是一种将材料加热但未达到熔化点以制造高分辨率物品的技术。金属粉末用于直接金属激光烧结，而热塑性粉末用于选择性激光烧结。

3D打印的熔化方法包括粉末床熔化、电子束熔化和直接能量沉积。它们使用激光、电弧或电子束通过在高温下将材料熔化在一起来打印物体。

立体光刻利用光聚合来制造零件。该技术使用正确的光源以有选择的方式与材料相互作用，以薄层形式固化和固化物体的横截面。

3D 打印需要多长时间？
打印时间取决于许多因素，包括部件的大小和用于打印的设置。在确定打印时间时，成品部件的质量也很重要，因为高质量的产品需要更长的生产时间。3D 打印可能需要几分钟到几小时或几天的时间。速度、分辨率和材料体积都是重要因素。

3D 打印如何改变汽车行业？
重塑原型制作过程
原型制作历来是汽车行业 3D 打印最常见的用例。由于使用 3D 打印进行原型制作的速度大大提高，快速原型制作实际上已成为 3D 打印的代名词，并且该技术彻底改变了产品开发过程。

创建定制的、复杂的和高性能的部件
3D 打印非常适合以大大降低的成本生产定制零件，使制造商能够在生产和提供给客户的产品方面拥有巨大的新能力。

生产工具和制造辅助工具
工程师使用制造辅助工具使制造和装配过程更简单、更可靠，从而缩​​短周期时间并提高工人的安全性。汽车工厂和零件供应商使用数以千计的定制夹具和夹具，每一个都针对最终用途量身定制和高度优化。结果是定制工具的激增，显着增加了制造过程的成本和复杂性。

将这些定制零件的生产外包给机械加工服务提供商，这些服务提供商使用塑料或金属实心坯料生产零件可能会延迟数周的生产，而较长的交货时间也很难适应工厂车间的变化。

与将零件外包给外部供应商相比，增材制造可以将交货时间缩短至几个小时，还可以显着降低成本。由于复杂性不会产生额外成本，因此还可以针对最终用途更好地优化零件。

解决备件问题
备件一直是汽车行业面临的挑战。需求本质上是零星且不可预测的，这使得生产备件的价值在某些情况下成为一个值得商榷的财务决策。然而，在没有现成的备件的情况下，产品的价值更加不稳定，维修也更加困难。为满足后期需求而生产备件也需要大量的存储支出，而 3D 打印处于有利地位，可以对汽车行业的备件问题产生重大的积极影响。

简化通用零件制造
随着 3D 打印工艺在所涉及的硬件和材料成本方面变得更加实惠，我们将看到向生产常规汽车零件的逐步过渡。3D打印机可以提高通用零件制造阶段的效率。通过 3D 打印提供的材料范围开始满足车辆不同部件的机械要求。随着增材方法与传统方法的成本持平，从生产和财务的角度来看，将 3D 打印进一步纳入通用零件制造将更有意义。

重要见解
虽然距离准备上市流通的全身 3D 打印汽车还有一段时间，但一些激动人心的项目和概念车预示着行业的发展方向。随着对 3D 打印价值的理解继续在整个行业传播，并且随着技术和可用材料基础变得越来越多样化，这种增长趋势将继续下去。