汽车整个生命周期包括研发、生产和使用三个环节,3D打印在每一个环节当中均有应用。3D打印在研发环节应用较多,主要应用于试验模型和功能性原型,作为设计验证和评估的手段。
3D打印在汽车车身上的应用
研发环节
汽车研发环节一般包括五个阶段:方案策划、概念设计、工程设计、样车试验以及投产启动。3D打印技术因其独有的优势,在研发环节的应用较多,在概念设计、工程设计、样车试验以及投产启动均有应用,体现为3D打印试验模型、功能性原型等形式。
本田汽车使用3D打印进行汽车附件的开发
面对汽车个性化定制需求的逐渐兴起,世界范围内各大汽车制造商纷纷使用3D打印技术来开发自己的新产品。年,本田集团引入3D打印技术作为试验项目,设计人员开始探索将3D打印技术用于汽车部件和汽车配件的可能性。本田采购了Stratasys公司的ObjetEdenV型3D打印机,帮助其在各标准车型配置的基础上研发具有地方特色的汽车附件。据悉,每辆车最多可以有个这样的附件,包括车身内外饰件、镜子、车轮、旋钮等。图为本田公司的3D打印雾灯原型及其成品。
本田公司的3D打印雾灯原型以及实际车辆上的装配效果图
在采用3D打印技术之前,本田集团使用数控机床来制作配件原型,必须有操作员在机床刀具巨大的噪音下全程进行监管,从而确保生产安全。外包项目经常由于与代工方沟通效率低下,而不断出现延期,导致产品无法如期上市。而3D打印技术的引进使得这些问题得以解决。
概念车开发:宾利推出“EXP10Speed6”
宾利推出的全新概念车“EXP10Speed6”
在年的日内瓦车展上,世界著名豪华汽车制造商宾利推出全新概念车“EXP10Speed6”。这辆概念车的各种功能部件都是用金属3D打印技术制造完成的,包括其标志性的进气格栅、排气管、门把手和侧通风口。在其经典的宾利网状进气格栅上,如今所有的格子不再是一个平面,包含了复杂的集合形状和不同的深度。而在其大灯玻璃上使用的宾利内饰皮革花纹则透出了一种三维的质感。
大灯玻璃内饰皮革花纹
据Sielaff透露,他相信在不久的将来,3D打印技术将会得到广泛的应用,尤其是配件。3D打印的迷人之处在于,可以用来创建精细、复杂的部件,这些部件往往无法通过机械加工或者铸造来实现。而且有些部件将直接3D打印出来,就像指示杆这种具有镂空结构的物件,因为它们无法通过车铣或者铸造制造出来。未来汽车制造中,那些用传统铸造工艺无法完成的设计,将会是3D打印发挥优势的地方。
宾利汽车的3D打印部件
生产环节
与研发环节相比,生产环节对零部件机械性能、光洁度等要求更为严格,因此对3D打印技术水平的要求高,对应的成本也高。3D打印技术在该环节的应用大多集中于定制化、小批量、对成本相对不敏感的高端跑车、赛车上。然而近几年,随着3D打印技术的发展,以及民众对3D打印认知度的提高,3D打印开始逐渐应用于汽车零部件的生产制造,让我们看到了3D打印技术的巨大前景。
兰博基尼使用3D打印制造最终零部件
在众多超豪华跑车制造商中,兰博基尼是使用3D打印技术较早且深入的一家。公司年就购入一台StratasysDimensiones3D打印机应用于产品的开发环节。年,公司又相继购入Stratasys的Fortusmc和Fortusmc制造系统,用于构建更大尺寸的零部件。
StratasysFortusmc使用ULTEM材料制造的兰博基尼发动机管道
迈凯伦3D打印零件
年1月,Stratasys与F1赛车制造商迈凯伦共同宣布了四年的合作计划,Stratasys将向迈凯伦提供价值万欧元的3D打印设备,而位于英国沃金的迈凯伦技术中心(McLarenTechnologyCentre)则继续提升3D打印技术在赛车研发中的使用比例。
迈凯伦在年赛车MCL32上应用了3D打印零件,包括一个液压管路的支架、刹车冷却管,以及借助3D打印模具制作的后襟翼。其中液压管路支架用于固定赛车上的液压管路,在StratasysFortusmcFDM3D打印机上制作完成,采用碳纤维强化尼龙材料,打印用时4个小时。
3D打印碳纤维尼龙复合材料的液压管路支架(图片来源:Stratasys)
宝马混合动力超跑:采用3D打印铝制部件
宝马是最早拥抱3D打印的车企之一,早在年就将其引进了自己的快速科技中心。而从年起,他们便开始大规模采用3D打印技术,并且取得了相当不错的成果。北美车展上宝马i8Roadster正式亮相,这是全球首款插电式油电混合动力的双座敞篷车。随着i8Roadster的批量化生产,宝马利用金属3D打印技术制造了轻量化支架,并实现量产。
3D打印轻量化支架(图片来源:youtube.
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