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3D打印技术为汽车界带来了哪些变化?(3)

时间:2017-09-04 08:17 来源:车云 作者:中国3D打印网 阅读:

可实现定制化生产,但谈颠覆还为时尚早

   采用3D打印技术可以降低小批量零部件的生产成本,汽车制造商可以尝试各种各样复杂的设计,快速生产并测试原型车零部件。

未来伴随着材料技术的进步和成熟,3D打印制造的产品也将有可能直接满足整车的强度需求,进而加强和提升3D打印技术在整车上的使用。3D打印带来的技术革新,将会降低制造业的进入门槛,让没有工厂与生产设备的个人也可以参与到制造业中来,正如前面提到的汽车发烧友所做的一样。而制造业门槛的降低,则意味着商业模式将会产生巨大变化。

未来3D打印技术在汽车行业的应用前景会非常广泛,并且会涵盖批量生产以外的所有领域,例如个性化车型的定制、改装等。当然,最主要的应用价值还是在设计和某些制造环节,例如打印“油泥模型”、打印概念车、打印模具、打印定制选装部件等。它所带来的结果,一个是车型设计的多样化、衍生车型的增多,另一个是车型更新速度的加快。而更直观、更给力的,是造型上的个性化。

日本汽车制造商Copen就曾推出过一款3D打印的汽车外壳,可以接受各种创意定制,打印出不同形状、不同图案的外壳。Copen表示大部分汽车零部件能够通过3D打印制造,且可以成功通过相关测试。

然而无论3D打印如何发展,也不可能应用在整车的批量化生产上。这就好比打印技术永远不可能替代印刷技术一样。

3D打印能够最大限度发挥自身优势的地方,在于个性化

在追求实现自我价值的当今社会,人们对个性化的事物更感兴趣,通常会不遗余力地表现自己对事物外在形式的感受,展示自己良好的品味,还会为此付出强大的购买力。人们会按照自我喜好聘请设计师进行房屋装修的个性化设计,也会将自己的办公区域装扮的独具匠心,甚至还可以在网上定制自己的专属休闲装饰品。

汽车的个性化有所不同。毕竟,很难想象,像房屋的装修设计一样,人们走进一家经销商店,与设计师畅谈自己对汽车的想法,然后请设计师用CAD软件制作效果图,最后用一个巨大的3D打印机将汽车制作出来。

要知道一辆现代汽车拥有超过两万个互相独立的部件协同工作,经过设计精密而高效的流水线组装而成。这些流水线的每一个步骤功能单一,目的明确,辅之以人工对生产过程的监测与维护。要想通过3D打印技术取而代之,需要付出极大的努力去探索技术,实现生产工艺流程的置换和替代。 

不同种类的车身零部件往往由不同材料制成,有着各自的外形特征和材料属性,由此可以推知使用3D打印实现整车生产工艺程序的复杂程度。更何况还有行车电脑和电气系统、发动机、蓄电池等更加复杂的控制及动力、储能部件。现实情况是,现代汽车装配流水线一次可以组装数百辆汽车,而3D打印技术在可预测的未来尚不具备打印完整汽车的能力。 

再加上,由于缺少必要技术支撑与设计需求,以及安全法规的缺失,大规模实现汽车的完全个性化设计制造在未来数十年内甚至更远的时间内都不具有现实性和可实践性。

因而3D打印的个性化特征是体现在局部上的,就像前面提到的日本Copen公司提出的产品概念一样。车身外壳本身构造简单,而其他更为复杂的零件,比如车内空调等,预计至少要在数十年后才能实现自动化一体加工制造。

当然,这样的个性化也面临着一个必须解决的问题:生产规模。以保险杠为例,打印保险杠需要使用大型3D打印机,成本非常高。当然,随着技术的发展,其成本降低的速度将会比预计的要快。但这种导致规模成本降低的生产工艺尚需时日去逐步累积和完善。

业内关于3D打印的另外一种想法,是做加法。用户可以选定一款标准车体,然后在其上添加各种个性定制的车身部件。而厂商只需要开发一款CAD软件,帮助用户向选定的车体底盘上添加部件,但是出于安全考虑,已选定的标准车体部分不能减少或更改。而且这种软件应该可以进行仿真风洞试验,用于测试定制成品的风阻水平,并自动确保车身部件如发动机盖、车门、油箱盖、车窗等能够正常开合,同时辅助添加雨刮器、后视镜、天窗等部件。

    因为3D打印所用材料普遍轻于传统材料,因此亦有业务人士认为其所带来的轻量化效应将更有意义。不过,这种轻量化也将带来新的安全隐患,车企需要考虑的是开放给用户的自由度,如果开放自由度过高,那么车辆的安全性能将无法保障。

材料创新,是3D打印技术为汽车设计和制造领域带来的另一个改变。在对材料技术高度依赖的航天工业领域,这一改变已经开始。航天工业对产品每个组成单元的体积和重量都要精细设计,所以利用3D打印技术进行设计与制造已经开始了小批量规模化应用。反观汽车领域,相对于每年产出的汽车数量,航天领域每年制造的飞行器数量要少很多,3D打印新技术在汽车领域的利用率总体而言可谓微乎其微。未来铝合金在汽车材质中将占有越来越高的比重,尽管目前受限于制造工艺与成本问题,应用规模还较小。随着3D打印技术推动的材料工程科技突破和创新,包括铝、碳纤维等在内的新型材料将在车辆轻量化发展趋势中起到举足轻重的作用。

   有人认为厂商控制下的规模成品供应服务限制了3D打印个性定制的创造性和广阔的市场机遇,但按照多数设计行业人士的观点,一般消费者很难真正搞清楚自己的需求是什么,更不要提他们中的大部分人有否能力为自己设计出达到功能要求并符合安全标准的定制产品是一件十分存疑的问题。“设计工作还是要让专业设计师去完成”是业界普遍认同的底线。对于消费者来说,最关心的,是自己的功能选择是否能够被实现,而并非技术细节。

   3D打印还将影响的领域是汽车维修,随着3D打印的普及,维修成本可能会得到降低。试想一下人们到经销商处更换爱车车灯,发现原来整个车身都可以现场3D打印,从而不再需要仓库来存放配件,自然降低了零配件的采购、储运和供应成本。零配件提供商也可以按照需求来生产产品,从而大幅降低可能需求配件的种类和数量。而传统汽车制造商也会慢慢意识到3D打印技术的好处,逐渐用3D打印材料替代昂贵和珍惜的金属材料,推动汽车制造材料应用上的更新换代和突破创新。

(责任编辑:admin)

weixin
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