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3D打印技术对汽车零部件制造业的影响

2021-06-24172作者:启飞汽车设计

存在的优势
1、简化生产环节,缩短生产周期
传统制造业采用“减材制造”的技术,借助机械外力(如高硬度刀具等)通过车、刨、据、键、铣、铰、攻丝等切削加工和磨削加工工艺逐步去除大块原材料或多余毛还原料,从而得到所需造型、尺寸和性能的零部件,再将各个组件装配起来构成汽车的主体结构。
但这种方式不仅增加了汽车的整体重量、体积、复杂程度及发生故障的概率,也使大量原材料和隐性资源在汽车的制造和组装过程中被浪费掉。与之相反,打印作为“增材制造”工艺可直接将计算机数据转化为任何形状的实体物件,在生产效率、研发周期和制造成本等方面有明显优势。如图由比利时一家设计公司设计的一把造型精美的可折叠座椅,通过打印的方式生产出来,没有使用任何螺丝部件进行固定连接,甚至座椅中间的铰链结构也是—体成型的结果,不但扫除了笨重的机械零件的视觉障碍,在打开方式上也十分创新,在使用时仅需绕着中轴轻轻旋转,四的支架便会自由顺畅地进行开合,且毫不影响其使用过程中的稳定性。
在汽车零部件领域,在设计早期运用打印技术可快速对复杂零部件或样机的工作原理和可行性进行验证,如在汽车同步器幵发或虹盖的设计,甚至橡胶轮胎、金属及塑料单件制品的设计生产过程中,打印技术无需任何模具或金属加工,省去了模具开发、锻造、祷造等繁复的工序,也减少了中间环节大量的人员、资金、设备的投入。
 
目前中国传统制造业的模具开发周期通常在45天以上,而3D打印技术根据所加工零部件的复杂程度,一般只需一至七即可完成零件的单件生产工作。同时,金属材质逐渐应用于行业,通过激光或电子束的方式将金属粉末馆融,逐层叠积,形成最终产品,使众多具有复杂结构的汽车金属部件可直接生产成型。目前打印技术对金属材料属性的控制也趋于成熟化,在金属部件的力学性能和精细程度方面己达到了锻造件的性能标准,保证了汽车零部件的高品质生产。
加快汽车更新换代速度
“阿里翁”的例子充分证明了打印技术在汽车设计周期上的突出优势,未来的概念汽车从概念设计、技术研发到原型验证再到投入生产制造的整个过程由于打印的介入变得更加快捷,加快了汽车更新换代的周期。通常,传统车厂将一辆汽车从概念开发到最终投入生产线量产,需要花费几年甚至几十年的时间。有时,经过了多年的研宄和设计,由于技术、工艺突破受限,导致新款汽车在造型上的改变并不突出,所示,年新款奥迪与年的老款相比,在造型上的创新很少,不免让期待它的消费者有些失望。同时,产业使汽车这种工序复杂、体积庞大的产品也变得灵活,为实现消费者个性化定制服务提供了可能性,未来的汽车产业将与互联网和搜索引擎共同衔接配合,构成一个个性化、即时化、网络化、经济化并行的全新生产和消费模式。技术会带动汽车传统制造技术更加极致地发挥,更多的汽车新功能、更更完善的汽车性能,为未来汽车制造业的发展注入了新的活力。
满足消费者个性化心理个性化时代消费者对自我价值的放大和虚荣心理的增长让打印技术这一成本高于传统工艺的新型制造工艺得以发挥作用。以大规模批量生产的汽车零部件中最具代表性的轮胎为例,如图所示,如果生产商企图用打印技术生产与传统工厂品牌、造型一样的轮胎,打印小批量化引起地更高的成本、更长的生产周期无疑使企业很难有长久发展,甚至会走向灭亡。但如果企业转换其商业模式,不再与大规模生产相抗衡,而将其目标客户群转向那些愿意花更多的钱定制轮胎设计服务,来满足自己与众不
同的消费心理的客户。专业定制的打印轮胎可以打印出客户名字形态的花纹,从而在雪地或沙漠的行驶过程中留下自己的“足迹”。这种营销策略如同消费者对汽车品牌的虚荣追求和认可度一样,将消费心理和精神上的追求作为竞争优势。同时,打印技术的灵活性还体现在它可以借助不同的计算机算法,根据当地不同的气候变化算出不同的摩擦力,从而制造出适合当地气候条件的轮胎花纹,以提高轮胎的安全系数、耐磨程度以及滚动效率等因素,有效降低意外交通事故的发生概率。
方便汽车维修
3D打印技术对汽车制造业带来的另一大便捷之处就在于它极强的可替换性,这一优势对汽车的维修技术水平、维修工艺方法和汽车配备件库存量会产生巨大影响。例如,通常越昂贵的汽车其配件越稀有,当高档轿车、跑车的贵重零部件如缸体、紅盖、曲轴等出现裂纹、磨损等故障时,零件的重新单独定制、配备、运输及修复通常需要数月之久。但如今,技术工人可将损毁或急缺的零部件按照相同的计算机源文件通过打印机快速打印一模一样的部件,在不需要储备多余部件的前提下,又达到了提高维修效率、降低维修成本的效果。
应急处理突发事件
打印技术实时性及其便携的优点适合于当大型、不宜移动的野外作业机械设备
发生故障时,携带打印机到施工现场进行快速维修救援工作。此外,在遇到一些野外突发事故或灾害时,如矿工被困井下,或人民被泥石流掩埋急需救助时,打印技术可根据当时的不同状况打印出不同形态的救援工具,及时挽救人民的生命。

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