3D打印在汽车行业的作用

2021-09-13 11:09啸云3D打印
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德勤的《汽车行业的3D机会》研究报告解释说,在汽车行业,车商们3D打印各种原型已经非常普遍,以加快设计迭代。同时,最近几年3D打印最终使用的零件也逐渐增多。根据SmarTechAnalysis的报告显示,到2029年,汽车行业3D打印最终使用的零件的产值大约有90亿美元。



那么在汽车行业,3D打印会走向何方呢?



缩短研发周期



对于任何行业来说,如果能缩短研发周期,都是非常好的一件事情,汽车行业自然不例外。值得庆幸的是,3D打印可以帮上研发人员的忙。



产品研发的过程大致如下:1、确认用户需求;2、思考满足需求的方法,设计产品;3、制作产品的原型(打样),进行测试;4、根据测试结果修改设计,再制作原型。反复这个过程多次后,最终确定产品的设计。



3D打印可以快速制作出原型,其它工艺可能需要1-2周期才能做好的原型,3D打印一般只需2-3天就能完成。因此,大众汽车公司在过去25年里一直在使用3D打印技术。


生产终端零件



如今,越来越多的汽车厂商开始尝试3D打印最终使用的零件。一直以来,很多零件都受限于生产工艺(无法制造、制造难度大、制造成本高、后期装配难度大),都不是最优设计。



3D打印成型限制小,可以生产各种复杂的几何形状的零件。事实上,3D打印可以充分发挥生成式设计和拓扑优化的设计能力,还能将多个零件合并成一个零件,从而在大幅度提高零件性能的同时,还能减轻重量。只是受限于产能,还无法做到大批量生产。因此,在量产车上很少使用3D打印的零件。从长远来看,3D打印汽车零件可以带来提升性能,减轻重量,减少装配时间等好处。



目前使用3D打印零件比较多的有赛车、超级跑车,以及豪华汽车的定制件,改装车的改装配件。



另外,一些老款汽车,由于零件停产,也会使用3D打印的零件。例如有一辆1977年的福特Hoonitruck就安装了3D打印的铝合金进气歧管。福特汽车是最早开始使用3D打印的汽车厂商之一,早在1986年就购买了3D打印机,如今他们已经3D打印了50多万个零件了。



宝马也是非常热衷于3D打印的公司,他们从1991年开始启用3D打印技术,并于2020年在慕尼黑开设了新的3D打印中心,并在短短一年内就3D打印了30多万个零件,主要用于DTM赛车、劳斯莱斯幻影、宝马i8敞篷跑车和MINI。


供应链发生变化



3D打印零件使用量呈现上升趋势,对汽车行业的供应链将产生比较大的影响。比如,现在为厂商提供原型和最终生产零件的供应商往往不是同一家。未来,很可能只需一家,既提供原型,又负责生产。另外,大量零件将会合并,供应商的数量也会随之减少。



材料发展



材料对3D打印的发展起着至关重要的作用。汽车行业需要高性能的工程塑料、碳纤维、金属等材料,尤其是铝合金和碳纤维。因此,很多公司都在研究新型的材料。例如巴斯夫旗下的ForwardAM与戴姆勒合作,设计了一种新的发动机支架,以减少振动的传递,从而最大限度地提高乘客的舒适度。近10年来,发动机支架大多是由注射成型的纤维增强聚合物制成。然而,缩短开发周期和降低成本的需要使这种传统制作方式面临压。于是ForwardAM就研发了一种坚固的耐热材料,再3D打印出支架。



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