3D打印在汽车工业中的应用

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，但它能进入大规模生产吗?具体来说，像汽车这样的大批量生产行业?

汽车行业已经接受了3D打印，因为其固有的重量和成本降低。它还允许为测试或小规模生产的新零件或定制零件进行快速原型制作。因此，例如，如果一个特定的零件不再可用，它可以作为一个小的，定制运行的一部分生产，包括备件的制造。另外，物品或固定装置可以在一夜之间打印出来，并在大规模生产之前准备好进行测试。

虽然像本田思域(Honda Civic)或雪佛兰迈锐宝(Chevy Malibu)这样的大众市场汽车可能还需要一段时间才能采用3D打印部件，但汽车行业已经有了令人信服的增材制造(AM)用例。汽车制造商正在转向这项技术，因为它的设计自由、轻量化能力、材料选择等等。目前，这些3D打印部件的数量仍然相对较少，但这些小批量和定制组件为未来更广泛地使用该技术指明了方向。

什么是3D打印?

3D打印，也被称为增材制造，是一种使用计算机创建的设计逐层创建三维物体的方法。材料层被建立起来创建一个3D部件。这与减法制造工艺相反，减法制造工艺是从更大块的材料中切割出最终设计。因此，3D打印减少了材料浪费。

3D打印技术有三大类;烧结、熔化和立体光刻。

1. 烧结是一种将材料加热但不熔化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，热塑性粉末用于选择性激光烧结。

2. 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。这些技术使用激光、电弧或电子束在高温下将材料熔化在一起来打印物体。

3. 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选择性的方式与材料相互作用，将物体的横截面固化成薄层。

3D打印需要多长时间?

打印时间取决于许多因素，包括零件的尺寸和用于打印的设置。成品的质量在决定打印时间时也很重要，因为高质量的产品需要更长的时间来生产。3D打印可能需要几分钟到几个小时或几天的时间。速度、分辨率和材料体积都是重要的因素。

3D打印如何改变汽车行业?

1. 重塑原型制作过程

从历史上看，原型设计一直是汽车行业3D打印最常见的用例。由于使用3D打印可以进行原型制作的速度大大提高，快速原型制作实际上已经成为3D打印的代名词，该技术已经彻底改变了产品开发过程。

2. 创建自定义、复杂和高性能部件

3D打印非常适合以大大降低的成本生产定制零件，使制造商能够生产并提供给客户大量的新功能。

3. 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，减少了周期时间，提高了工人的安全性。汽车工厂和零部件供应商使用成千上万的定制夹具和夹具，每一个都针对最终用途进行了定制和高度优化。其结果是定制工具的激增，大大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加工服务提供商，由他们从塑料或金属的固体坯料中生产零件，可能会使生产延迟数周，而漫长的交货时间也使其难以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到几个小时，并显著降低成本。由于复杂性不会产生额外的成本，零件也可以更好地优化其最终用途。

4. 解决备件问题

零部件一直是汽车行业的一大挑战。从本质上讲，需求是零星的和不可预测的，因此在某些情况下，生产备用部件的价值是一个有争议的财务决策。但是，在没有现成的备件的情况下，产品的价值更加不稳定，维修更加困难。为满足后期需求而生产零部件也需要大量的存储支出，而3D打印在解决汽车行业的零部件问题方面处于有利地位。

5. 通用零部件制造

随着3D打印工艺在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部件的逐步过渡。3D打印机可以提高一般零件制造阶段的效率。通过3D打印提供的材料的广度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。

关键的见解

虽然3D打印汽车还需要一段时间才能投入市场流通，但已经有一些令人兴奋的项目和概念车标志着该行业的发展方向。随着对3D打印价值的理解在整个行业中不断传播，随着技术和可用材料基础的日益多样化，这种增长趋势将继续下去。