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解決方案

3D打印技術(shù)讓未來(lái)汽車個(gè)性化制造成為可能

星之球科技 來(lái)源:汽車輕量化非金屬材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟2018-01-23 我要評(píng)論(0 )   

日前,市場(chǎng)研究公司AlliedMarketResearch發(fā)布了一份汽車行業(yè)3D打印市場(chǎng)報(bào)告預(yù)測(cè)。報(bào)告指出,到2022年,全球汽車行業(yè)3D打印市場(chǎng)將

 日前,市場(chǎng)研究公司AlliedMarketResearch發(fā)布了一份汽車行業(yè)3D打印市場(chǎng)報(bào)告預(yù)測(cè)。報(bào)告指出,到2022年,全球汽車行業(yè)3D打印市場(chǎng)將達(dá)到23.91億美元。在預(yù)測(cè)期內(nèi),歐洲將成為主要市場(chǎng),其次是亞太和北美。    
汽車零部件,3D打印,增材制造
車企使用3D打印技術(shù)主要是基于新車模型和工具的應(yīng)用。汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,車企們紛紛開(kāi)始尋求新的技術(shù)以減少材料的成本和效率的突破,因此,越來(lái)越多的車企開(kāi)始采用3D打印技術(shù)來(lái)減少研發(fā)和創(chuàng)新成本。IDC在其2017年初發(fā)表的《世界半年度3D打印消費(fèi)指南》中指出,產(chǎn)生大部分收入的3D打印應(yīng)用領(lǐng)域集中在工業(yè)級(jí)3D打印領(lǐng)域。例如,2016年,汽車設(shè)計(jì)和快速原型打印貢獻(xiàn)了最重要的收入(超過(guò)39億美元)。
3D打印是一種更便于大眾理解的通俗稱謂,在工業(yè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)中,3D打印被稱為“增材制造技術(shù)”——它與傳統(tǒng)“減材制造”相對(duì)應(yīng)。3D打印技術(shù)大大降低了制造的復(fù)雜度。這種數(shù)字化制造模式不需要復(fù)雜的工藝、龐大的機(jī)床及眾多的人力,即可生成任何形狀的零件,使生產(chǎn)制造得以向更廣的生產(chǎn)人群范圍延伸。    
汽車零部件,3D打印,增材制造
跟傳統(tǒng)技術(shù)相比,傳統(tǒng)的機(jī)加工制造就適用于大規(guī)模、需要量產(chǎn)的部件,并廣泛應(yīng)用在幾乎所有領(lǐng)域;目前3D打印適于小批量、造型復(fù)雜的非功能性零部件,大多在汽車、航天等領(lǐng)域內(nèi)用于制造樣件和模具等。從使用材料看,傳統(tǒng)機(jī)加工可以使用幾乎任何材料;3D打印技術(shù)目前使用的材料多為塑料、光敏樹(shù)脂和金屬粉末等材料,受制較多。技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于材料利用率超過(guò)95%以上,幾乎不產(chǎn)生廢料,且適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)體等。
在制造工藝上3D打印技術(shù)顯示出自己顛覆性的優(yōu)勢(shì):
形狀復(fù)雜性。傳統(tǒng)機(jī)械制造是基于削、鉆、銑、磨、鑄和鍛等減材制造基本工藝的組合;而3D打印技術(shù)是一體成型技術(shù),主要采用“分層制造、逐層疊加”流程。幾乎任意復(fù)雜的形狀,只要在三維設(shè)計(jì)軟件中設(shè)計(jì)出來(lái),就能通過(guò)3D打印技術(shù)制造出來(lái)。
層次復(fù)雜性。傳統(tǒng)加工技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的多尺度(宏、介、微觀),而3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)如原子打印、細(xì)胞打印等。
功能復(fù)雜性。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件,3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)整體打印成形,避免了將一個(gè)復(fù)雜零件進(jìn)行分拆制造后通過(guò)焊接成形而帶來(lái)的質(zhì)量增大和潛在的質(zhì)量缺陷,甚至能夠取消復(fù)雜零部件的裝配,用在汽車部件上不但可以減輕重量,同時(shí)減少裝配時(shí)間及改變部件連接缺陷。
如下圖通用電氣近日成功完成了對(duì)其新一代渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)(ATP)的測(cè)試。這款發(fā)動(dòng)機(jī)僅由12個(gè)獨(dú)立部件組成(超過(guò)1/3是用鈦3D打印的),與原先的855個(gè)部件相比大幅減少,因此重量減輕了5%,燃油效率提高了20%,功率提高了10%,同時(shí)維護(hù)也變得更加簡(jiǎn)單。    
 
汽車零部件,3D打印,增材制造
3D打印直接將虛擬的數(shù)字化實(shí)體模型轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品,極大地簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程,降低了研發(fā)成本,縮短了研發(fā)周期,使得任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的生產(chǎn)成為可能,對(duì)面向功能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有重大的推進(jìn)作用。
汽車行業(yè)正在面臨深刻變化,比如傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車正在向純電動(dòng)、混合動(dòng)力、氫燃料動(dòng)力電池汽車等清潔能源汽車方向轉(zhuǎn)型,與此同時(shí),汽車與智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的結(jié)合也越來(lái)越緊密。隨著汽車“四化”發(fā)展,汽車外觀、內(nèi)飾、結(jié)構(gòu)等都已發(fā)生變化,且這一過(guò)程正在加速。這些變化往往都是創(chuàng)新的、個(gè)性化的、小批量的,而這種情況需要用到3D打印技術(shù)提供足夠的支撐和幫助。
目前3D打印技術(shù)用于汽車主要還是新車模型上,不能量產(chǎn)是因?yàn)椋?/div>
13D打印技術(shù)受制于材料的性能,目前材料性能還不夠穩(wěn)定,且材料的通用性比較差。
2成本高,工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)購(gòu)置成本在數(shù)十萬(wàn)元到上千萬(wàn)元,應(yīng)用成本過(guò)高是目前3D打印技術(shù)應(yīng)用普及化及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大瓶頸。
3部件從設(shè)計(jì)制作到應(yīng)用不是一個(gè)人能做到,需要汽車部件設(shè)計(jì)人員,材料研發(fā)人員,3D設(shè)計(jì)人員等組成團(tuán)隊(duì)共同協(xié)作才能完成,而針對(duì)汽車的不同部件用到的材料也不盡相同。    
 
汽車零部件,3D打印,增材制造
3D打印應(yīng)用在汽車制造中需要先解決關(guān)健部件的材料研發(fā)生產(chǎn),同時(shí)降低成本。2017年12月,工信部等11部門印發(fā)《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2017-2020年)》,行動(dòng)計(jì)劃明確提出,到2020年,我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)年銷售收入超過(guò)200億元,年均增速在30%以上;要在汽車新品設(shè)計(jì)、試制階段,利用增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)模設(shè)計(jì)制造,縮短開(kāi)發(fā)周期。采用增材制造技術(shù)一體化成型,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、關(guān)鍵零部件輕量化;在專用材料、工藝裝備等產(chǎn)業(yè)鏈重要環(huán)節(jié)關(guān)鍵核心技術(shù)與國(guó)際同步發(fā)展,部分領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。通過(guò)“增材制造與激光制造”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等支持符合條件的增材制造工藝技術(shù)、裝備及其關(guān)鍵零部件研發(fā),研究將符合條件的增材制造納入“科技創(chuàng)新2030-重大項(xiàng)目”支持范圍。將符合條件的增材制造裝備納入首臺(tái)套重大技術(shù)裝備保險(xiǎn)補(bǔ)償?shù)日?,加大扶持力度?/div>
隨著新材料的研發(fā),產(chǎn)業(yè)合作、國(guó)家政策扶持、3D打印技術(shù)應(yīng)用在汽車部件的量產(chǎn)上指日可待。但3D打印技術(shù)發(fā)展不只是這樣。塑哥記得2015年的時(shí)候與汽車行業(yè)專家陳光祖老先生談到3D打印制件時(shí),陳老說(shuō):3D打印讓未來(lái)汽車個(gè)性化制造成為可能。汽車所有的部件都可以個(gè)性設(shè)計(jì),然后通過(guò)3D打印制造出來(lái)組裝,因?yàn)椴皇怯孟嗤哪>咦龀鰜?lái)的,所以可以有無(wú)限的設(shè)計(jì)想象空間。

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