3D打印離汽車制造還有多遠?

在媒體的推波助瀾下,3D打印以高科技產業的形象出現在公眾面前,在2013年后的媒介影響力達到了頂峰。

?

而實際上,3D打印在本質上仍是制造技術的一種。近幾年發展速度很快,但產業規模仍然不到整個制造業的一個零頭。

?

汽車制造,在制造業中可謂是規模最大、綜合要求最高。若3D打印有朝一日在汽車領域廣泛應用,那我們就可以說3D打印真的站穩腳跟了。那么,3D打印離汽車制造還有多遠呢?

?

盤點3D打印的汽車應用

?

一、快速原型

?

3D打印最早的時候,叫做快速原型(Rapid Prototyping)技術。原因在于:那時候它唯一的用途就是做快速原型,也就是設計驗證、裝配驗證、功能驗證等。

?

近年來,3D打印進入汽車行業,最自然而然的方式就是快速原型。對汽車企業來說,用3D打印做快速原型,不一定更便宜,但一定會節省時間。對于車型研發來說,時間就是金錢。


?

3D打印儀表盤殼體


3D打印+后處理 電子電器系統殼體

?

金屬3D打印:可以進行功能驗證

?

總體來說,3D打印以快速原型的角色進入汽車行業,是相對較為深入的。但是,這些應用總體來說是替代性的,而非是革新性的。3D打印的野心不止于此。

?

二、個性化定制

?

3D打印可以個性化定制,為每個消費者提供獨一無二的汽車。然而,這同時會增加額外的成本,消費者是否愿意為這部分成本買單呢?寶馬Mini Cooper的一個成功案例給出了答案。

?

首先通過寶馬Mini Cooper的訂購系統,可以設計自己喜歡的文字、圖案。

?


下單之后,會收到制作好的零件。不需要專門的技師,自己就可以安裝。

?

?

不得不說,把自己喜歡的名字、圖片刻在自己的愛車上,這種“官方改裝”服務還是挺令人動心的。價格也不貴,才149歐元(總共4個部件,3D打印是其中兩個)。

?

相對于快速原型,寶馬Mini Cooper使用3D打印創造了新的價值,更有啟發性。

?

三、老爺車/事故車改裝與修復

?

這個邏輯很通順,停產的老爺車如果壞了,修理起來是一件麻煩的事情,這時候就需要3D打印。

?

事故的拍賣車,部分零件也很難找,可能就需要3D打印派上用場。不同的是,事故拍賣車的修復,對成本更敏感——若修復成本比汽車殘值還高,我何必修復呢?

?

四、直接打印汽車?

?

美國的Local Motors公司宣稱,直接3D打印汽車。這是一個宏大的口號,然而尚未對汽車業產生實質的影響:

?

說到底,也只是打印一個外殼而已。

?

據說使用了碳纖維3D打印,實際上是纖維增強型塑料打印,具體性能、是否能過汽車法規,是個問號。

?

?Local Motor 3D打印汽車

?

中國XEV也是要3D打印汽車,很明顯在商業模式上要比Local Motors想得更清楚一些,而且在設計上更能發揮出3D打印的優勢。當然,要想落實到應用,這仍然不是一件容易的事情。

?

?XEV的3D打印汽車

?

突破汽車核心應用的關鍵點

?

如果你是一名汽車工程師,在看到上述4方面的3D打印應用之后,我猜你可能已經不耐煩了。其實,我也是汽車工程師,我都不耐煩了:無論是快速原型、個性定制、修理改裝、外殼打印,這不過都是邊邊角角、錦上添花、可有可無的應用啊!

?

如果要突破汽車的兩個核心應用,逃不過兩個關鍵詞:量產與輕量化。

?

第一點很好理解,如果汽車的上千個零件中,沒有任何一個是3D打印的,那怎么好意思說3D打印突破了汽車行業呢?

?

反過來,如果有任何一個不太小的零件使用了3D打印來制造,這一個零件的產值可能就超過了目前3D打印整個行業。

?

然而,想找到這個量產應用的點,何其困難?

?

3D打印成本高,而汽車行業對成本極其敏感。 為何3D打印率先在飛機制造上率先使用?就在一汽車制造對成本不太敏感。

?

3D打印速度慢,而汽車行業對產能要求高。 中國每年要制造3000萬輛汽車,而空客每年才制造不到1000架飛機。

?

除非,3D打印能創造獨特的價值。

?

有人逐個考查過上的汽車每個零件,得到的結論是:目前車上的所有零件,3D打印都比不過傳統制造工藝。

?

這個結論是對的,但有一個誤區。那就是,設計與工藝是密不可分的,車上所有的零件都是依據傳統制造工藝設計的,3D打印能比得過那就奇了怪了!

?

如果想找到3D打印有優勢的零件,必須要把設計與工藝結合起來!

?

波士頓副總裁亞倫桑德斯指出,輕量化的秘密,就在于3D打印。3D打印出的鋼、鋁,并不會比沖壓、鑄造出來的密度更低,要想實現輕量化,必須在設計上下功夫。

?

讓我們看看3D打印讓機器人的腿,獲得了什么樣的進化:

?

拓撲優化與晶格結構: 右腿的“骨骼”有一個明顯的中空部分,這就是通過拓撲優化來實現輕量化;“骨骼”部分采用晶格結構,可以進一步實現輕量化。這些工作,用鑄造或機加工,都很難實現。

?

內部流道:左腿的液壓管是暴露在外部的,而右腿中,則直接集成到了“骨骼”內部,不僅更加可靠,還節省了固定液壓管的重量與體積。

?


從波士頓機器腿部的進化,我們可以看出:工藝變革必須與設計變革結合起來,才有可能創造價值。

?

回到汽車行業,燃油汽車的輕量化可以減少油耗與污染,而電動汽車的輕量化更為重要——可以緩解續航問題。

?

盡管存在潛在的需求,但將3D打印應用到汽車行業還是困難重重。除了3D打印技術本身需要在成本、速度上進一步提升之外,設計人才、設計軟件的進化也刻不容緩。

?

設計軟件:傳統的CAD軟件,大多是針對傳統制造方式設計的,像拓撲優化、晶格結構這種功能還比較難用,或根本沒用。

?

設計人才:幾十年以來,無論是工業設計還是結構設計,都是依據傳統工藝發展出的設計理念。在傳統理念中,3D打印的拓撲結構與晶格結構無異于“大逆不道”—— 根本加工不出來的結構,設計出來有什么意義呢?

?

所以說,這不僅僅是3D打印一個行業的事業,而是需要多個領域跨界融合,才能推動得快一些。

?


3d试机号913历史对应号