在智能制造的時(shí)代，云服務(wù)的應(yīng)用建立了用戶和企業(yè)的需求連接，互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)+個(gè)性化定制的商業(yè)模式必然成為一種趨勢；世界不缺乏美，缺乏探索、創(chuàng)造，眾所周知設(shè)計(jì)師是富有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的人才，而3D打印機(jī)能快速驗(yàn)證并激發(fā)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)師的構(gòu)思創(chuàng)意；自古寶劍配英雄，設(shè)計(jì)師和3D打印機(jī)可謂是顛覆創(chuàng)意的完美組合。
汽車整個(gè)生命周期包括研發(fā)、生產(chǎn)和使用三個(gè)環(huán)節(jié)，3D打印在每一個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中均有應(yīng)用。3D打印在研發(fā)環(huán)節(jié)應(yīng)用較多，主要應(yīng)用于試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃凸δ苄栽停鳛樵O(shè)計(jì)驗(yàn)證和評估的手段。
說到3D打印，相信很多人都不陌生，它是快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。那么3D打印在汽車行業(yè)的應(yīng)用如何呢？今天我就帶你來了解一下。
3D打印可以分為金屬SLM/DMLS/EBM、尼龍SLS/MJF、塑料FDM和樹脂SLA/DLP/Polyjet （以材料作為分類標(biāo)準(zhǔn)，僅是便于理解！）。其中金屬3D打印在汽車上的應(yīng)用主要有制動卡鉗、敞篷支架和塑料模具制造等，代表企業(yè)有德國EOS、德國SLM Solutions和鉑力特；尼龍3D打印在汽車上的應(yīng)用主要有研發(fā)試制階段、工裝夾具制造、小批量最終量產(chǎn)制造和汽車改裝等，代表企業(yè)有德國EOS、美國HP和華曙高科；塑料3D打印在汽車上的應(yīng)用包括研發(fā)試制（造型階段、設(shè)計(jì)階段、試制階段）和工裝夾具（焊接車間、總裝車間），代表企業(yè)有美國Stratasys、美國Ultimaker、Markforge和Bigrep；樹脂3D打印在汽車上的應(yīng)用有研發(fā)試制（主要包括造型階段、設(shè)計(jì)階段和試制階段），代表企業(yè)有美國Stratasys、美國Formlab、美國Carbon3D和聯(lián)泰。
想要一輛與眾不同的汽車么？現(xiàn)代汽車廠的大規(guī)模生產(chǎn)的乘用車都是流水線下來的，完全沒什么不同。而3D打印的汽車完全可實(shí)現(xiàn)每個(gè)人的汽車都不同，只要在電腦中輕輕揮動鼠標(biāo)，就能打印出完全個(gè)性化的汽車。這已經(jīng)不再是夢。前日，本田3D打印電動汽車正式上市，開啟了汽車定制化的新紀(jì)元 。這臺車的絕大部分車身都是通過3D打印制造鋁合金材質(zhì)的汽車零部件和碳纖維管狀車架上的支架，然后通過手工組裝造出這個(gè)“鋼管車架”。
每個(gè)通過3D打印出來的金屬零部件重量都很輕，要組裝一個(gè)車架僅需兩個(gè)人即可。由于是采用3D打印出車架，因此如果需要換裝其他引擎，僅需重新打印機(jī)腳便能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。同時(shí)還能根據(jù)錢包厚度以及心情變化，預(yù)先打印出不同顏色不同形狀的車殼，按照今天是周幾、心情如何來更換車殼……這畫面太美筆者真的不敢想象！
目前，3D打印技術(shù)已經(jīng)普及到很多領(lǐng)域，生活中很多人也對3D產(chǎn)生了濃厚的興趣。特別是3D打印技術(shù)能極大地豐富兒童的想象力和創(chuàng)造力， 激發(fā)對世界的好奇和探索，這在他們的成長中是別的玩具不可替代的！
3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用貫穿了汽車制造整個(gè)生產(chǎn)周期，包括研發(fā)、生產(chǎn)以及使用環(huán)節(jié)。近年來3D打印在汽車領(lǐng)域主要應(yīng)用于研發(fā)環(huán)節(jié)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃凸δ苄灾圃欤谧罱K零件生產(chǎn)方面的應(yīng)用相對較少。
幾年前，美國Carbon公司推出了具有專利的CLIP技術(shù)高速3D打印機(jī)，并與阿迪達(dá)斯合作開發(fā)了一系列尖端3D打印運(yùn)動鞋，以及其他開創(chuàng)性項(xiàng)目。Carbon技術(shù)的另一個(gè)令人印象深刻的應(yīng)用案例是由加州大學(xué)薩克拉門托分校的學(xué)生工程團(tuán)隊(duì)HornetRacing進(jìn)行的，這個(gè)團(tuán)隊(duì)使用3D打印技術(shù)來革新它正在為重大比賽而建造的賽車。
汽車工程師協(xié)會（SAE）每年都在不同的大學(xué)團(tuán)隊(duì)之間進(jìn)行比賽，它有嚴(yán)格的準(zhǔn)則，旨在鼓勵創(chuàng)造力，挑戰(zhàn)學(xué)生提出解決設(shè)計(jì)和工程問題的創(chuàng)新方法。在2017年，SAE要求所有發(fā)動機(jī)的蓄能器節(jié)氣門必須拆除，并用所有四個(gè)氣缸的單一節(jié)氣門代替。此外，準(zhǔn)則規(guī)定，一個(gè)20毫米直徑的限流器必須放在單節(jié)氣門后面。
HornetRacing發(fā)動機(jī)的性能限制減少了其潛在的空氣流動，嚴(yán)重限制了其輸出功率。大黃蜂賽車使用的車輛有一臺本田CBR600RR系列四缸發(fā)動機(jī)，通常配備有四個(gè)獨(dú)立的節(jié)氣門（每個(gè)氣缸一個(gè)），每個(gè)節(jié)氣門直徑各為44毫米，并且放置得非常靠近氣缸蓋。競爭指南要求對進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行重大改組，氣流問題也影響了前幾年的車輛性能。
氣流不暢通常會導(dǎo)致加速時(shí)間延遲或不可預(yù)測，這使駕駛員的工作在試圖控制車輛時(shí)變得更加困難。該團(tuán)隊(duì)決定利用Carbon的3D打印技術(shù)來改善發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)。最重要的是發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管的形狀必須改變，以改善和優(yōu)化通過發(fā)動機(jī)的空氣流動。具體來說，團(tuán)隊(duì)的主要目標(biāo)是創(chuàng)建促進(jìn)最小邊界層形成的組件，以實(shí)現(xiàn)更平滑的氣流。
他們還希望將燃油噴射器端口集成到進(jìn)氣流道（將充氣室與氣缸蓋連接起來的管子）的底部，以實(shí)現(xiàn)最小的流動湍流。整體的重量減輕和簡化的裝配過程，會留下較少的誤差，也被認(rèn)為是可以提高性能的因素。Carbon的CLIP3D打印技術(shù)的使用意味著團(tuán)隊(duì)可以使用全新的設(shè)計(jì)幾何圖形。經(jīng)歷大量不同的幾何迭代以找到完美的形狀之前會花費(fèi)太多時(shí)間，但是整個(gè)過程通過基于直接實(shí)現(xiàn)3D數(shù)字模型的制造過程來顯著簡化。
而且，使用傳統(tǒng)的制造工藝，包括大量的工具，碳纖維模具和焊接，成品設(shè)計(jì)的組裝和生產(chǎn)成本已經(jīng)高得驚人。使用Carbon專有的RPU70材料打印，大黃蜂賽車的進(jìn)氣歧管的新設(shè)計(jì)是球形，只有7英寸的長度。
這取代了以前的兩英尺長的擴(kuò)散器，以及超過半加侖容量的大增壓器。整體設(shè)計(jì)靈感來源于超音速噴氣發(fā)動機(jī)震動錐體，能夠根據(jù)其形狀調(diào)節(jié)進(jìn)氣量。該團(tuán)隊(duì)通過在燈泡結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)計(jì)釘狀流動分流，將擴(kuò)散器和通風(fēng)系統(tǒng)的功能集于一體。3D打印還意味著不涉及焊接，并且新的進(jìn)氣部件的重量顯著減小。進(jìn)氣歧管位于車身相對較高處，這意味著其重量對汽車的側(cè)傾中心和其他車輛動力學(xué)有重大影響。3D打印組件的重量比2016年“大黃蜂”賽車所使用的重量減少了50％，并且有助于改善車輛操控性和改善整體駕駛體驗(yàn)。在Carbon3D打印系統(tǒng)和材料的幫助下，“大黃蜂賽車”在SAE比賽中的表現(xiàn)比以前更好。HR2017賽車全球排名第16位，共有來自世界各地80多所大學(xué)的車隊(duì)。
隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用將向市場空間更大的生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)拓展，在最終零部件生產(chǎn)、汽車維修、汽車改裝等方面會有更廣泛的應(yīng)用。
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