3D打印在汽车行业的应用

在过去的几十年中，增材制造技术的显着发展改变了产品设计、开发、制造、制造和分销的潜在方式。汽车行业在试验 3D 打印方面取得了很大进步，这些进步在多个方面打开了新的大门。本文概述了当前的发展，并概述了 3D 打印如何重塑汽车领域。

3D打印在哪些领域特别好

从传统的生产工艺转向 3D 打印技术已经彻底改变了各行各业的公司在改进零件和产品的技术和业务方面的方式，但在汽车领域，增材制造将在两个主要领域产生最大的影响。

产品创新

增材制造可以生产具有较少设计限制的组件，而这些组件很难使用传统制造工艺生产。这种设计灵活性为创新铺平了道路，可以添加改进的功能，例如集成电线（通过空心结构）、更轻的重量（通过晶格结构）和传统工艺无法实现的复杂几何形状。此外，新的增材制造技术越来越能够生产具有导电性和可变强度等单独属性的多材料打印部件。这些增材制造工艺在创造未来更安全、更轻、更快和更高效的车辆方面发挥着重要作用。 EDAG 的 Light Cocoon 是增材制造如何在创新方面打开新大门的经典示例。

供应链

AM 通过消除对新工具的需求并直接生产最终零件来缩短整体交货时间。此外，由于 AM 通常只使用生产组件所需的材料，因此使用它可以大大减少废料并降低材料使用量。此外，增材制造制造的轻质组件可以降低处理成本，而按需和就地生产可以降低库存成本，从而提供灵活的供应链。最后，增材制造可以支持中小批量的分散生产，包括降低成本和提高制造更贴近客户的产品的能力，从而降低供应链的复杂性。

可以应用增材制造的产品阶段

凭借其独特的优势，AM 能够替代汽车生产中传统使用的一些工艺。以下是增材制造可以给汽车行业带来的四个重大变化。

原型制作过程

原型制作通常很耗时，并且随着产品经过更多迭代而最终变得昂贵。快速原型制作（3D 打印）使公司能够将粗略的想法转化为令人信服的概念验证。然后，这些概念可以进一步发展为与最终结果密切匹配的高精度原型，并最终引导产品通过一系列迭代和验证阶段走向量产。在汽车行业，这种快速验证至关重要。借助 3D 打印，可以在几天内以更低的成本创建极具说服力和代表性的原型，并缩短创意与最终产品之间的距离，从而加强他们的整体产品开发工作流程。

维修和支持（备件）

在 CAD 的帮助下，几乎所有零件的设计都可以作为数字副本存储在计算机硬盘中，从而无需维护库存。通过使用 3D 打印，可以按需生产备件。该技术的可访问性将鼓励供应商开辟新空间，以提供 3D 打印组件和备件的便捷供应。即使不再存在的零件也可以根据现有零件的数字扫描进行逆向工程，从而根据需要重新制造。较旧的设计可能会重获新生，另一方面，经典汽车的备件可以轻松复制。

自定义化

使用传统制造工艺进行定制非常昂贵且耗时。 3D 打印是生产低成本定制零件的理想选择，为制造商提供了他们能够生产和提供给客户的新能力。对于较小的定制汽车店 - 3D 打印汽车零件提供了提高工作质量和创造力的方法，为实验和完善定制设计提供了很大的空间。

系列制造（各种零件的组装）

3D打印可以提高一般零件制造阶段的效率。您可能有五个或六个汽车零件的装配体，现在可以将它们组合成一个打印零件。即使单个零件可能更昂贵，您也可以节省组装时间和成本。通过整合零件，3D 打印工艺还可以帮助减轻重量并提高燃油效率。从生产的角度来看，将 3D 打印进一步纳入通用零件制造将更有意义。

适合哪些技术和材料

从塑料饰件到金属发动机部件，AM 一直在证明自己，并且在技术流程和可用材料方面提供更多优势。此表简要概述了流行的选项。

应用程序	进程	材质	特点	示例
内饰和座椅	SLA、SLS、MJF	聚合物	定制的化妆品组件	仪表板、座椅框架
轮胎、车轮、悬架	SLS、MJF、DMLS	铝合金、聚合物	坚固耐用的组件	悬架弹簧、轮毂盖
电子学	SLS、MJF	聚合物	精致的组件	传感器，单部分控制面板
废气和排放	DMLS	铝合金	中空金属零件	冷却通风口
幕后	SLS、MJF	尼龙	耐热功能部件	电池盖
灯	SLA、MJF	树脂	完全透明，高细节	大灯、大灯原型
风管	SLS、MJF	尼龙	柔性管道	暖通空调管道
原型	服务水平协议	聚合物	高清，细节清晰	最终的高清原型
功能性安装支架	SLS、SLM、MJF	尼龙 PA12，钛	重量轻，强度高	发电机支架
复杂的发动机零件	DMLS	铝合金	坚固、轻便、功能齐全的金属部件	叉骨悬挂

当前工业用途示例

许多汽车 OEM 已经开始与 AM 合作，实现其能力和效率，这里有 2 个这样的例子

米其林 3D 打印的 Uptis 轮胎

法国轮胎制造商米其林于 2019 年展示了其首个由增材制造技术支持的原型轮胎。这些轮胎被称为 Uptis（独特的防穿刺轮胎系统），其设计为无气，以降低爆胎和其他轮胎的风险由穿刺或道路危险引起的漏气故障。这种设计只有 AM 才有可能。如果成功，我们预计 Uptis 将在 2024 年之前装备一些汽车。最后，这些防刺破轮胎还可以减少浪费，促进可持续移动（该公司未来移动愿景的目标之一）。