3D 打印技術(shù)又稱為“快速成形技術(shù)”或“增材制造技術(shù)”，誕生于20 世紀80 年代末。主要是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，將計算機設(shè)計出來的圖形數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D 打印設(shè)備，打印機內(nèi)裝有粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過電腦控制將材料疊層添加構(gòu)造三維物體，最終把計算機上的藍圖變成實物的數(shù)字化、智能化增材制造技術(shù)。

3D 打印技術(shù)需得到重視

前不久，一場別開生面的3D 打印技術(shù)展在英國倫敦舉行。展覽向人們展示了各種利用3D 打印技術(shù)打造的前沿產(chǎn)品，展現(xiàn)了這一創(chuàng)新技術(shù)在汽車、醫(yī)療、影視等諸多領(lǐng)域的無限潛力。

從國際層面看，3D 打印已從一個流行的概念變成了一個新興行業(yè)。美國總統(tǒng)巴拉克奧巴馬在國情咨文中提到這項新技術(shù)，并希望3D 打印成為令美國制造業(yè)重新煥發(fā)出活力的重要推動力。2010 年年初，世界首款3D 打印汽車Urbee 在美國面世，它是一款混合動力汽車，絕大多數(shù)零部件來自3D 打印，耗時2500 小時。據(jù)這款車的制造者介紹，將量產(chǎn)這款轎車，并透露該車成本為5 萬美元。

Urbee

Urbee 的造型很奇特，它只有3 個車輪。這種平扁的造型使其風(fēng)阻系數(shù)達到了0.15，這在汽車工業(yè)設(shè)計中是個非常出色的數(shù)字，使其最大程度避免空氣阻力。而三輪車設(shè)計也是基于這一點的考慮。在動力方面，Urbee 采用的是混合動力系統(tǒng)，兩臺電動機加一臺發(fā)動機，發(fā)動機使用的是乙醇燃料。電池則可以通過Urbee 頂部的太陽能面板充電?？傊磺卸际菫榱俗畲蟪潭裙?jié)省燃料消耗。

從國內(nèi)情況看，一些跨國公司也在嘗試將3D 打印技術(shù)應(yīng)用于汽車制造過程之中。通用汽車中國前瞻技術(shù)科研中心已將這一技術(shù)引入，幫助開發(fā)汽車模具。據(jù)介紹，以往研發(fā)一款新車，制造一個零部件，僅開模就需要至少兩三周時間，現(xiàn)在利用3D 打印技術(shù)，制作時間縮短到一兩個小時。盡管通用汽車目前還尚未直接打印汽車，但這種前期的嘗試無疑可為未來的大規(guī)模應(yīng)用積累經(jīng)驗、培養(yǎng)人才。

對我國汽車行業(yè)而言，3D 打印技術(shù)或?qū)⒁l(fā)一場革命，改變傳統(tǒng)制造模式，應(yīng)該引起汽車企業(yè)的高度重視。

技術(shù)優(yōu)越性

與傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造技術(shù)”相比，3D 打印技術(shù)的魅力主要在于，3D 打印技術(shù)可直接從計算機圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，具有制造成本低、研制周期短、生產(chǎn)效率高等明顯優(yōu)勢。3D 打印已成為引領(lǐng)未來全球制造業(yè)發(fā)展趨勢的關(guān)鍵詞。

與傳統(tǒng)研發(fā)手段相比，3D 打印技術(shù)生產(chǎn)汽車零部件可快速成形，運用快速成形技術(shù)在設(shè)計早期驗證產(chǎn)品裝配可行性時，能及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計差錯，縮短開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，快速驗證關(guān)鍵、復(fù)雜零部件或樣機的原理及可行性，例如缸蓋、同步器開發(fā)以及橡膠、塑料類零件的單件生產(chǎn)。它無需金屬加工或任何模具，免去了模具開發(fā)、鑄造、鍛造等繁雜工序，省去試制環(huán)節(jié)中大量的人員、設(shè)備投入。

據(jù)調(diào)查，目前國內(nèi)零部件模具開發(fā)周期一般在45 天以上，而3D 打印技術(shù)可以在沒有任何刀具、模具及工裝夾具的情況下，快速實現(xiàn)零件的單件生產(chǎn)。根據(jù)零件的復(fù)雜程度，需1 ～ 7 天， 與傳統(tǒng)鑄造或鍛造零部件相比，3D 打印技術(shù)具有絕對的高效率。

目前3D 打印設(shè)備所使用的原材料并不局限于樹脂或工程塑料，金屬材質(zhì)同樣可以進行3D 打印，快速成形。金屬材質(zhì)通過激光或電子束直接熔化金屬粉末，逐層堆積金屬，形成金屬直接成形技術(shù)。這項技術(shù)在汽車零部件領(lǐng)域的應(yīng)用顯現(xiàn)了很大優(yōu)勢：一方面，可以直接制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零部件，免去了開發(fā)模具，再制造零部件的工序；另一方面，3D 打印目前的技術(shù)水平可使金屬零部件的力學(xué)性能和精度達到鍛造件的性能指標(biāo)， 這樣也就保證了汽車零部件對于精度和強度的需求。

一旦3D 打印技術(shù)大量使用，汽車生產(chǎn)環(huán)節(jié)傳統(tǒng)的制作模具的環(huán)節(jié)可以被完全替代，生產(chǎn)周期和成本有望大幅下降。在新車量產(chǎn)前，開發(fā)大量模具耗時、費錢，而如果利用3D 打印制作模具，有望使汽車制造工藝做到又快又好。而對于一些小眾需求， 汽車企業(yè)也可以考慮。比如，消費者希望讓自己新車門把手與眾不同?，F(xiàn)在這樣的需求是不可能滿足的，因為制作一個新把手就要開個新模具，其成本數(shù)十萬元計，如果能夠利用3D 打印， 那么成本只增加了一點點。

目前，國內(nèi)已有汽車零部件企業(yè)通過3D 打印技術(shù)制作缸體、缸蓋、變速器齒輪等產(chǎn)品用于研發(fā)使用。美國福特汽車公司已經(jīng)試圖大量運用3D 打印技術(shù)，已知應(yīng)用了該項技術(shù)的零部件包括福特C － MAX 和福特福星混合動力車里的轉(zhuǎn)子、阻尼器外殼和變速器、福特翼虎復(fù)合動力車使用EcoBoost 四氣缸發(fā)動機和福特2011 版探險家的剎車片。日本的小巖公司已經(jīng)能使用3D 打印機制造渦輪增壓器等。

行業(yè)影響力

在美國，3D 打印技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于尖端武器制造、航空航天等軍事領(lǐng)域。在我國3D 打印技術(shù)已被全面應(yīng)用于殲－ 20 隱形戰(zhàn)斗機和殲－ 31 第五代戰(zhàn)斗機的研發(fā)中，3D 打印技術(shù)正在制造我國空軍發(fā)展的“中國速度”。

為推動國內(nèi)3D 打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，促進3D 打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)的有機結(jié)合，由亞洲制造業(yè)協(xié)會聯(lián)合華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)和清華大學(xué)等權(quán)威科研機構(gòu)和3D 行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)共同發(fā)起的中國3D 打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟2012 年在北京成立。中國3D 技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟是全球首家3D 打印聯(lián)盟，為了拓展3D 打印技術(shù)市場，該聯(lián)盟正在著手制定推廣計劃，他們計劃在三年時間內(nèi)，將中國打造成為全球最大的3D 技術(shù)應(yīng)用國家。汽車及其零部件制造產(chǎn)業(yè)是3D 打印技術(shù)的重點推廣領(lǐng)域。#p#分頁標(biāo)題#e#

1. 加快汽車更新?lián)Q代

由于3D 打印技術(shù)集概念設(shè)計、技術(shù)驗證與生產(chǎn)制造于一體， 未來將會使更多的“概念汽車”夢想成真，并將極大縮小概念汽車從“概念”到“定形”的時間差，縮短汽車設(shè)計研發(fā)的周期， 從而加快汽車更新?lián)Q代的周期。3D 打印技術(shù)會使賽車的技術(shù)研發(fā)和性能改進更加快捷，能將現(xiàn)代汽車制造技術(shù)發(fā)揮到極致； 3D 打印技術(shù)同樣會使跑車、特種車輛的研發(fā)隨心所欲，將使汽車具備更多功能，以充分滿足人們的不同需求。總之，3D 打印技術(shù)的不斷發(fā)展將使個性化的定制產(chǎn)品成為主流，在互聯(lián)網(wǎng)和搜索引擎的聯(lián)接下，社會需求將同社會制造無縫銜接，促成個性化、實時化、經(jīng)濟化的生產(chǎn)和消費模式，對汽車制造業(yè)產(chǎn)生很大的影響。

2. 簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)

3D 打印將對傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生“革命性”沖擊，其將取代模具、部件、半成品到成品等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的勞動力、設(shè)備投資、工人技能、生產(chǎn)型管理將變得不再重要。由此可見，3D 打印將對我國勞動密集型的汽車及其零配件產(chǎn)業(yè)帶來較大沖擊。

便捷汽車維修

3D 打印技術(shù)也會對汽車維修技術(shù)、維修方法和汽車備件庫存帶來影響。當(dāng)高檔轎車的貴重零部件如曲軸、缸體、缸蓋出現(xiàn)磨損、裂紋等故障時，技術(shù)人員可使用3D 打印機來修復(fù)，延長關(guān)鍵零部件的使用壽命，降低維修成本，甚至直接把損毀的部件、緊缺的零件打印出來，減少備件庫存和備件資金占用。當(dāng)大型、不易移動的野外作業(yè)機械發(fā)生故障時，可以攜帶3D 打印機到施工現(xiàn)場進行維修。

當(dāng)前，以3D 打印技術(shù)為重要代表的第三次工業(yè)革命初現(xiàn)端倪，3D 打印技術(shù)將生產(chǎn)制造從大型、復(fù)雜、昂貴的傳統(tǒng)工業(yè)過程中分離出來，人類將以新的合作方式進行生產(chǎn)制造，制造過程與管理模式將發(fā)生極大變革。因此， 3D 打印在未來必將帶來一場產(chǎn)業(yè)革命并深刻影響著汽車及其零部件產(chǎn)業(yè)。

存在問題

雖然3D 打印技術(shù)已成功地將傳統(tǒng)復(fù)雜的生產(chǎn)工藝簡單化，將材料領(lǐng)域的疑難問題程序化，擁有諸多優(yōu)勢，但就目前的發(fā)展來看，如何擴展3D 打印技術(shù)的應(yīng)用還存在一些問題。受技術(shù)裝備、新型材料、設(shè)計軟件、質(zhì)量安全和公共環(huán)境等制約和影響，目前僅適用于少批量、小尺寸、高精度、造型復(fù)雜的零部件和元器件的加工制造，還難以代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造業(yè)大規(guī)模、大批量的加工制造優(yōu)勢。

對于3D 打印制作整輛轎車，一些專業(yè)人士也提出了不同的看法。“整輛車需要使用各種完成不同的材料，雨刷器的塑料就和中控臺的塑料不同，而且還有大量的金屬。如果要打印整臺車，打印機就要應(yīng)對所有材料，使他們都能適應(yīng)打印的過程，并使這些材料實現(xiàn)其功能。”

由于汽車零部件產(chǎn)品的單價遠低于軍工產(chǎn)品，成本較高和打印材料種類較少制約了3D 打印技術(shù)在汽車零部件制造上的應(yīng)用，目前僅用于新產(chǎn)品或關(guān)鍵零部件樣機原型原理、可行性方面的驗證。在需要驗證零部件強度、剛性等物理特性方面應(yīng)用不多，目前看，3D 打印技術(shù)取代傳統(tǒng)鑄造、鍛造技術(shù)進行汽車零部件的大批量、規(guī)?；a(chǎn)還不太現(xiàn)實。只有將3D 打印技術(shù)的個性化、復(fù)雜化、高難度的特點與傳統(tǒng)制造業(yè)的規(guī)?；?、批量化、精細化相結(jié)合，與制造技術(shù)、信息技術(shù)、材料技術(shù)相結(jié)合，才能不斷推動3D 打印技術(shù)在汽車零部件產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

自主車企要敢于做實踐者

今年全國“兩會”上，科技發(fā)展、新能源以及由此引發(fā)的“第三次工業(yè)革命”議題再次受到熱議。全國人大代表、中國工程院院士黃伯云認為，“第三次工業(yè)革命”就是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可再生能源的整合， 在這場革命中，數(shù)字化、信息化、智能化、個性化的生產(chǎn)方式正在取代傳統(tǒng)的人工、機器。時下剛剛興起的3D 打印技術(shù)，集上述特征為一身，被稱為“瘋狂制造”。 當(dāng)前，工信部高層已經(jīng)表態(tài)將推動3D 打印產(chǎn)業(yè)化，科技部對3D 打印相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃正在研究制定中。

對于中國自主車企而言，提升技術(shù)前瞻能力，并非跨國汽車公司的專利，也應(yīng)成為自主車企打造競爭力體系的一部分。3D 打印技術(shù)之所以應(yīng)該受到關(guān)注，并不是因為有國際慣例，從根本上來看，這是科技發(fā)展的新方向，是自主創(chuàng)新的一個新載體，關(guān)系汽車制造模式的震裂和重構(gòu)，無不牽涉未來汽車制造業(yè)的發(fā)展，千萬不可忽視。

事實上，從目前看，3D 打印技術(shù)的應(yīng)用在汽車領(lǐng)域還處在萌芽階段，在一段時間內(nèi)還不具備規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)濟性。但這項技術(shù)一旦在未來某個節(jié)點上得到突破，將大大提高制造的生產(chǎn)效率。這些技術(shù)并非單一技術(shù)品種，而是由多種新技術(shù)集合而成。如果不及時跟蹤，晚一步怕是要步步晚，最終可能喪失全部競爭力。 因此，在3D 打印技術(shù)問題上，自主車企要跟得上、跑得快。首先， 應(yīng)收集這方面的信息，高層管理者跟蹤、了解、關(guān)注這項技術(shù)目前的應(yīng)用情況。其次，如果有機會，不妨去已經(jīng)應(yīng)用這項技術(shù)的汽車企業(yè)去參觀學(xué)習(xí)。最后，積極參與、設(shè)立或聯(lián)合設(shè)立這樣的研發(fā)項目，進行前瞻性研究和開發(fā)。著力構(gòu)建自己的技術(shù)前瞻競爭力，真正樹立國際視野，緊跟世界新技術(shù)潮流。不要作3D打印這類先進技術(shù)的旁觀者， 而要主動做實踐者、甚至是引領(lǐng)者。