3D打印在汽车制造中的应用浅析

3D打印在汽车制造中的应用浅析

蔡鹏

内江职业技术学院四川省内江市641000

摘要：随着国内外汽车行业竞争的日趋激烈，如何提高汽车生产效率、降低生产成本、设计制造更具个性吸引力的外观，是能否占领汽车市场关键。因此，3D打印技术应用在汽车设计、生产制造等方面，替代传统汽车行业，是所有汽车企业未来发展重点。

关键词：3D打印技术；汽车制造

3D打印技术近几年在我国得到飞速发展，涉及航空航天、军事装备，甚至生活中必需品，这项技术是推进我国从“中国制造”向“中国智造”转型发展的关键。但是，相对于其他领域，3D打印在汽车行业发展速度比较缓慢，仅处于起步阶段。近几年汽车保有量飞速增长，国内外汽车企业将我国看作世界第一市场，汽车企业竞争日趋激烈。因此，想获取较大汽车市场，就必须在汽车技术、外观、成本控制等方面领先，而3D技术其独特优势非常适合汽车产业甚至包括汽车零部件及维修方面的应用。

13D打印技术概念

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，它是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。3D打印技术又名增材制造，属于一种快速成型技术，是一个使任何形状的三维固体物品通过数字模型得以快速实现的过程。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。当前，3D打印技术主要包含了SLS、SLA、FDM以及DP技术，这些主流的技术按照原材料和固态成型方式来进行打印和区分。这种技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。对于汽车制造领域来说，3D打印仍然是一项非常前沿的制造技术，近几年，全球领先的汽车制造企业开始逐渐涉足这一技术领域的研究。

23D打印技术类型及特点

2.13D打印技术基本类型

目前3D打印技术有七种基本类型，分别为材料熔融挤出FDM、粘合剂喷射3DP，材料微滴喷射、粉材平铺融化、直接能量沉积LENS、薄材叠加LOM、光敏树脂平铺SLA。其中，FDM、粉材平铺融化以及SLA已经使用在汽车工业制造上了。目前应用主要有五大方面：用于设计；结构复杂零件的直接制作；汽车上的轻量化结构零件的制作；定制专用的工件和检测器具；整车模型的制作。

2.23D打印技术技术特点

复杂物品低成本制造。运用传统制造方法，物品造型结构越复杂，成本越高。而3D打印无需模具和机械设备，可实现小批量、个性化私人订制，有利于产品开发创新。3D打印无需传统制造加工中繁杂的工序，减少因设计频繁更改而造成的工序翻工和累加损失，其产品开发周期短。传统机械设备受多种因素制约，生产产品种类受限，3D打印无需机械设备，可实现设计师与用户间的个性化服务。传统金属加工，会使大多金属原料废弃，3D打印可将余料回收利用，消除了复杂流水线，提高资源生产效率，有利于绿色环保。

33D打印在汽车制造中的应用

3.1制造汽车零部件

针对汽车制造进行研发和生产，必须要制作巨大的零件运样件，要求制造的零部件往往需要较长的生产周期。利用3D打印技术制造汽车的零部件，可以有效节约生产成本，同时还可以提高生产速度，节约生产周期40%以上。因此利用金属激光烧结三维打印技术，对金属部件进行处理，选择各种合金材料作为3D打印的原材料，实现了加工过程简化，并且提升的生产效率。

3.2制造汽车模具复杂型腔

现代企业生产零部件的形状变得日益复杂，制造生产过程中体模具生产造成了极大的难度。如，汽车空调外壳生产时，其外形结构相当复杂，造成了模具生产中必须要制造复杂的型腔和型芯，这种零部件生产往往只能够使用镶嵌、拼接方式来实现模具制造。传统制造方式制造的模具无法达到高精度生产，且生产的周期也被大幅度延长，因此传统零部件制造耗费既大且耗时太长。如果在企业零配件制造的使用采用激光烧结3D打印技术可以有效控制汽车模具的复杂型腔，同时完成复杂型腔的整体加工。利用3D打印技术可以节约生产成本，缩短加工时间，实现成本、工期双重提升。

3.3实现汽车制造轻量化

节能减排一直都是汽车行业和交通运输比较重视的问题，汽车企业往往将生产制造的情况量化作为汽车企业发展的重要目标，因此要降低汽车的生产重量必须降低零部件的重量，汽车零部件制造过程中利用3D打印技术可以实现企业制造的轻量化。利用合金材料制造汽车的零部件，可以实现传统制造生产难以实现的生产。

43D打印技术在汽车行业发展前景

独立设计品牌和设计全民化将引领汽车行业发展。从工业设计角度将3D打印与汽车外观造型及内饰设计相结合，采用新思路新方法，使美学的多元化及设计师天马行空的理念发挥到极致，突破传统汽车仿形法设计的单一模式。随着智能制造的进一步发展，3D打印也将被推向更高层面，替代传统汽车行业。

总结：

“中国制造2025-节能与新能源汽车”，从车身制造更优质、高效、柔性化、低成本和安全、节能、环保等方面对连接技术提出了更高要求，这显示3D打印技术在未来的汽车制造业中将有更大的发展空间。对于中国自主品牌车企而言，提升技术前瞻能力，3D打印应用就要得到大力发展，这也是汽车行业发展的大方向，相信未来在3D打印技术的推动下，汽车行业会向着个性化定制、便捷化和智能化的方向发展。

参考文献：

[1]叶军祥.3D打印在汽车行业中的应用[J].内燃机与配件，2016（2）：39-41.

[2]刘金畅.3D打印技术以及应用趋势[J].电脑知识与技术，2014（34）.

[3]程美.3D打印技术及其对汽车设计的影响[J].汽车工程师，2015（10）：13-15.

作者简介：

蔡鹏，男，1983年4月出生，四川省三台县人，研究方向：机械CAD及模具加工。