盡管電動汽車的(de)制(zhi)造與生(sheng)產屢屢傳出波折，而特斯拉也在多年的(de)努力之后(hou)剛(gang)剛(gang)實現(xian)贏(ying)利，然而電動汽車(che)(che)的(de)發展方向是毋庸置(zhi)疑的(de)，而電動汽車(che)(che)作為一種新的(de)產物，也必(bi)將呼喚新的(de)制(zhi)造技術(shu)。

       在今年formnext展會上，3D打印汽車(che)概念可(ke)以說(shuo)是吸引眼球(qiu)的(de)一(yi)大(da)熱點，這(zhe)其中包括(kuo)輪(lun)胎制(zhi)造商(shang)HRE與(yu)GE Additive（GE 增材制(zhi)造）的(de) AddWorks團隊開發了第一(yi)款3D打印鈦合金汽車(che)輪(lun)轂。

 ;      Divergent 3D的3D打(da)印(yin)汽車底盤(pan)

       布加迪通(tong)過帶(dai)有(you)四激光(guang)器的(de)(de)選擇性激光(guang)熔融3D打(da)印技術(shu)所制造的(de)(de)世界首個3D打(da)印的(de)(de)新型八活塞整(zheng)體(ti)式制動鉗：

       然而(er)，3D打印(yin)在(zai)(zai)汽車(che)領域的應用要(yao)實(shi)現落地，還存在(zai)(zai)著多方(fang)面的挑戰，汽車(che)行業需要(yao)利用增材制(zhi)造的具體優勢來提(ti)升產(chan)(chan)品(pin)設計，但是當談到(dao)用于經濟性的生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)，以便將產(chan)(chan)量從小(xiao)批(pi)量的十幾(ji)個增加到(dao)至少每(mei)年100萬(wan)個。在(zai)(zai)我(wo)們能夠打破這(zhe)個百(bai)萬(wan)產(chan)(chan)能障礙之前，3D打印(yin)對于進入到(dao)汽車(che)的生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線(xian)方(fang)面將一直處于“死(si)胡同”。

     ;  3D打印(yin)與鑄造

       談起(qi)3D打(da)印(yin)(yin)在汽(qi)車領域的(de)應用，我們(men)通(tong)常(chang)容(rong)易忽(hu)略(lve)3D打(da)印(yin)(yin)技術與鑄(zhu)造的(de)結合在汽(qi)車領域的(de)應用，其實，汽(qi)車是鑄(zhu)造最大的(de)應用市(shi)場(chang)，而3D打(da)印(yin)(yin)與鑄(zhu)造的(de)結合可以說是具(ju)有產(chan)品設計的(de)源頭上顛(dian)覆(fu)產(chan)品設計的(de)潛力。

       圖片：汽車是鑄造最大的應用市場

       談(tan)起3D打印(yin)(yin)與鑄造在汽車領域的(de)(de)(de)應用，還需要從理解3D打印(yin)(yin)的(de)(de)(de)優(you)勢(shi)來(lai)著眼，3D打印(yin)(yin)有兩大特(te)點：1是(shi)(shi)無模化，對應的(de)(de)(de)優(you)勢(shi)是(shi)(shi)作為研發(fa)試制(zhi)階段的(de)(de)(de)捷徑，加(jia)速迭代過程，減(jian)少(shao)研發(fa)成(cheng)本；2是(shi)(shi)對產品的(de)(de)(de)復雜性成(cheng)本不敏(min)感，對應的(de)(de)(de)優(you)勢(shi)是(shi)(shi)適合創新(xin)顛覆產品的(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)，使得(de)產品設(she)(she)計(ji)以功能(neng)實現為主導。

       國內(nei)鑄造(zao)(zao)(zao)業存在的(de)(de)(de)普遍誤區是(shi)，僅(jin)僅(jin)發(fa)揮了3D打(da)(da)(da)印(yin)(yin)的(de)(de)(de)第(di)一個(ge)優(you)(you)勢，將3D打(da)(da)(da)印(yin)(yin)砂模或者3D打(da)(da)(da)印(yin)(yin)PMMA熔模用(yong)于產(chan)品的(de)(de)(de)試制(zhi)開(kai)發(fa)階段，也就是(shi)說(shuo)加工(gong)的(de)(de)(de)還(huan)是(shi)傳統(tong)設(she)(she)(she)計的(de)(de)(de)產(chan)品，而沒有將3D打(da)(da)(da)印(yin)(yin)從源頭上用(yong)于創新產(chan)品的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)計。3D打(da)(da)(da)印(yin)(yin)的(de)(de)(de)最(zui)大優(you)(you)勢是(shi)用(yong)來制(zhi)造(zao)(zao)(zao)那些傳統(tong)方式實現(xian)不了的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)計，包括薄壁，復(fu)雜的(de)(de)(de)形(xing)狀這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)計，用(yong)在汽車(che)領域來說(shuo)，可以(yi)通(tong)過3D打(da)(da)(da)印(yin)(yin)經(jing)過特殊設(she)(she)(she)計的(de)(de)(de)冷卻系統(tong)（這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)計通(tong)過傳統(tong)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)工(gong)藝無法制(zhi)造(zao)(zao)(zao)出來），從而實現(xian)產(chan)品更(geng)高的(de)(de)(de)性(xing)能。

       3D科學谷的(de)判斷是隨著3D打印與(yu)鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)的(de)結(jie)合，鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)作為產(chan)(chan)(chan)品“誕生”的(de)“源(yuan)(yuan)頭(tou)”，其決定產(chan)(chan)(chan)品核(he)心(xin)競爭力(li)的(de)價(jia)值將(jiang)(jiang)(jiang)顯現，這(zhe)個(ge)行業不再被誤讀為“傻大笨粗(cu)”，而(er)是成為企(qi)業發(fa)展(zhan)核(he)心(xin)競爭力(li)的(de)體現，因為3D打印可(ke)以從(cong)源(yuan)(yuan)頭(tou)決定一個(ge)產(chan)(chan)(chan)品的(de)創新程(cheng)度，很多大型企(qi)業將(jiang)(jiang)(jiang)改變(bian)將(jiang)(jiang)(jiang)鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)外包給鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)廠的(de)模式(shi)，而(er)是將(jiang)(jiang)(jiang)鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)將(jiang)(jiang)(jiang)作為核(he)心(xin)關鍵的(de)一環納入到(dao)企(qi)業內(nei)部(bu)的(de)生產(chan)(chan)(chan)運營(ying)中，這(zhe)個(ge)過程(cheng)中或將(jiang)(jiang)(jiang)發(fa)生鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)廠被并購(gou)的(de)現象。

       這一領(ling)(ling)域的(de)典型案例是，voxeljet-維捷及其(qi)合作(zuo)(zuo)伙(huo)伴(ban)通過將(jiang)粘結(jie)劑噴射(she)3D打(da)印技術(shu)應(ying)用于(yu)規(gui)模生(sheng)產，從而將(jiang)增材制(zhi)造(zao)提升到新的(de)水平(ping)。其(qi)合作(zuo)(zuo)伙(huo)伴(ban)為德國領(ling)(ling)先(xian)的(de)汽車制(zhi)造(zao)商，通過自動(dong)化3D打(da)印復雜的(de)砂模和砂芯，該(gai)生(sheng)產線(xian)有(you)望成為世界(jie)上(shang)首次汽車關鍵零件(jian)生(sheng)產領(ling)(ling)域的(de)集(ji)成增材制(zhi)造(zao)解決(jue)方案，該(gai)項目將(jiang)利用3D打(da)印的(de)砂芯來鑄(zhu)造(zao)關鍵發(fa)動(dong)機部件(jian)。

       在交鑰匙項(xiang)目方面(mian)，拿電(dian)機殼(ke)體的3D打(da)印(yin)與鑄造來說(shuo)，根據3D科學谷的了解(jie)，目前在國內，瑞(rui)士大昌華(hua)嘉(jia)-DKSH可以在最短時(shi)間（傳統模(mo)具(ju)技術(shu)1/10時(shi)間）為(wei)用戶提供基于(yu)3d打(da)印(yin)技術(shu)的快速成型模(mo)具(ju)工藝，幫(bang)助用戶建立從研發到(dao)小批量生(sheng)產電(dian)機的鑄件供應。

    ;   3D打印散熱器等核心零件

        D打印(yin)散熱器在國際上最(zui)典型(xing)的(de)案例是Conflux 新一代高效(xiao)熱交換器，以及HiETA Technologies與Delta Motorsport合作設計和制造、用于微型(xing)燃氣(qi)渦輪系統(tong)的(de)并流換熱器。

       圖片：HiETA Technologies的熱交換器

   ;    Conflux 正在(zai)使(shi)用粉末床熔(rong)融(rong)金(jin)屬3D打(da)印技術制造創新(xin)型(xing)汽車(che)熱交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)器。他(ta)們開發了(le)(le)(le)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)高效熱交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)器       ConfluxCore。Conflux 通過EOS 的(de)金(jin)屬粉末熔(rong)融(rong)設備制造了(le)(le)(le) ConfluxCore 原型(xing)，打(da)印材(cai)料為鋁AlSi10Mg。Conflux 公司其中(zhong)一(yi)個典(dian)型(xing)的(de)設計(ji)在(zai)不增加(jia)體積(ji)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，增加(jia)了(le)(le)(le)表面積(ji)，與此同時，3D打(da)印部件(jian)的(de)壓降(jiang)減(jian)(jian)(jian)少了(le)(le)(le)三分之二，交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)器的(de)尺寸減(jian)(jian)(jian)小了(le)(le)(le)55毫米，重量減(jian)(jian)(jian)輕了(le)(le)(le)22％。這種(zhong)功能(neng)集成化的(de)設計(ji)，還(huan)減(jian)(jian)(jian)少了(le)(le)(le)熱交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)器所(suo)需(xu)的(de)部件(jian)和對焊接的(de)需(xu)求。

       3D科(ke)學谷認(ren)為(wei)3D打印在散熱(re)器的(de)制造方面當前主要存在幾(ji)種思(si)路：一種是(shi)替代(dai)釬(han)焊并結合相變材(cai)料的(de)使(shi)用，一種是(shi)實現(xian)十分復(fu)雜(za)的(de)幾(ji)何形狀(zhuang)。實現(xian)十分復(fu)雜(za)的(de)幾(ji)何形狀(zhuang)方面例如雙曲(qu)線交(jiao)叉纏(chan)繞的(de)應(ying)用，當然更為(wei)典型的(de)是(shi)點陣結構(gou)的(de)應(ying)用。

       國際上，汽(qi)(qi)車(che)廠商正(zheng)在(zai)對3D打印散(san)(san)熱器進行積極的(de)探(tan)索。這方面，菲亞特克萊(lai)斯勒(FCA汽(qi)(qi)車(che)集團(tuan)）還(huan)與McMaster大學建立了(le)一項(xiang)合(he)作，目標是設計一種新的(de)鋁制(zhi)汽(qi)(qi)車(che)散(san)(san)熱器，這個項(xiang)目的(de)重點就(jiu)在(zai)于應用點陣結構(gou)的(de)組合(he)，這些結構(gou)帶(dai)來良好的(de)對流熱交(jiao)換性(xing)能(neng)，并(bing)且可(ke)(ke)以(yi)實現可(ke)(ke)觀的(de)減重結果。這個項(xiang)目開(kai)發(fa)的(de)帶(dai)有點陣結構(gou)的(de)3D打印散(san)(san)熱器，比FCA集團(tuan)生產的(de)汽(qi)(qi)車(che)中(zhong)使用的(de)汽(qi)(qi)車(che)散(san)(san)熱器更輕，并(bing)且還(huan)可(ke)(ke)以(yi)保(bao)證其性(xing)能(neng)。

       究竟3D打印將在熱交換器的(de)(de)(de)產(chan)業化(hua)方面達(da)到怎樣的(de)(de)(de)影響力和覆蓋面，這不僅僅取(qu)決于3D打印設(she)備，材料的(de)(de)(de)價(jia)格，還(huan)取(qu)決于工藝質量是否能夠達(da)到一致可(ke)控，以(yi)及標準與認證的(de)(de)(de)完善，而最重(zhong)要的(de)(de)(de)是如何從設(she)計端獲得以(yi)產(chan)品功(gong)能實現為導向的(de)(de)(de)正(zheng)向設(she)計突破(po)。

       當(dang)然(ran)，除了包括散熱(re)器這樣的(de)零(ling)件，還有例如寶馬汽車通(tong)過粉(fen)末床金屬3D打印技術制造(zao)的(de)輕量化(hua)支架也隨著i8 Roadster的(de)批量化(hua)生產(chan)而(er)進入到量產(chan)領域。

       而通(tong)用汽車(che)為(wei)了給電(dian)動汽車(che)減重(zhong)，正在(zai)(zai)(zai)(zai)采用歐特(te)克（Autodesk)的創(chuang)成(cheng)式(shi)設(she)計(ji)軟件對(dui)(dui)車(che)內零部件進行優(you)化設(she)計(ji)，在(zai)(zai)(zai)(zai)最(zui)初的概念驗證(zheng)項(xiang)目中，通(tong)用汽車(che)和(he)歐特(te)克在(zai)(zai)(zai)(zai)通(tong)用汽車(che)密歇(xie)根州(zhou)沃(wo)倫技(ji)術(shu)中心重(zhong)新(xin)設(she)計(ji)了汽車(che)座(zuo)(zuo)椅支架(jia) – 座(zuo)(zuo)椅安(an)全帶固定部位。通(tong)過座(zuo)(zuo)椅支架(jia)的減重(zhong)揭示了3D打(da)印對(dui)(dui)于零件潛在(zai)(zai)(zai)(zai)質(zhi)量和(he)強度改進的潛力。或許憑(ping)借(jie)這項(xiang)技(ji)術(shu)，我(wo)們將進入(ru)一(yi)個電(dian)動和(he)自動駕(jia)駛汽車(che)時代(dai)的深遠變革。

       車身的3D打印

       目前的(de)(de)3D打(da)印車身包括兩種(zhong)(zhong)思路，一(yi)種(zhong)(zhong)是復合塑(su)料材料，另一(yi)種(zhong)(zhong)是金(jin)屬與(yu)復合塑(su)料材料的(de)(de)結(jie)合。

       塑料方(fang)面(mian)，像Local Motors這(zhe)樣，通過BAAM技術(shu)直(zhi)接打印碳纖維增強塑料材(cai)料。在這(zhe)方(fang)面(mian)，借助3D打印技術(shu)以及3D建模軟件，Local Motors已經創造出了一種全新的(de)“動態(tai)”造車(che)方(fang)式。如果想要(yao)對車(che)輛（如Olli）做出改變，只需用(yong)軟件修(xiu)改相應的(de)3D數(shu)字模型，再將(jiang)其(qi)輸入3D打印機打印出實體(ti)即可 — 這(zhe)既(ji)容易操(cao)作，又不會耗費太多時(shi)間，更重要(yao)的(de)是，還能(neng)節省大量不必要(yao)的(de)開支。

       金屬(shu)與復合材(cai)料結(jie)合方(fang)面，以Divergent 3D的(de)跑車通過3D打(da)(da)印(yin)鋁(lv)制的(de)“節(jie)點(dian)(dian)”結(jie)構(gou)，然后通過現成(cheng)的(de)碳纖維管材(cai)將其連在一起為(wei)代表。3D打(da)(da)印(yin)鋁(lv)制的(de)“節(jie)點(dian)(dian)”結(jie)構(gou)為(wei)跑車實(shi)現個性定制化(hua)帶來(lai)了空間。當然，由于(yu)3D打(da)(da)印(yin)印(yin)鋁(lv)制的(de)“節(jie)點(dian)(dian)”結(jie)構(gou)當前頗為(wei)昂貴的(de)價格，這項技術何時(shi)實(shi)現商(shang)業化(hua)還有(you)待(dai)觀望。

       隨著(zhu)汽(qi)車消費市場的(de)(de)快(kuai)速增長，消費者對個(ge)(ge)(ge)性(xing)(xing)化(hua)(hua)車型的(de)(de)需求日(ri)益強烈。汽(qi)車的(de)(de)個(ge)(ge)(ge)性(xing)(xing)化(hua)(hua)體現在個(ge)(ge)(ge)性(xing)(xing)化(hua)(hua)的(de)(de)內飾、外飾，以(yi)及個(ge)(ge)(ge)性(xing)(xing)化(hua)(hua)的(de)(de)動力系統和車身等方面。在汽(qi)車產業鏈中，為(wei)消費者提供個(ge)(ge)(ge)性(xing)(xing)化(hua)(hua)服務(wu)的(de)(de)不僅有(you)專門從事汽(qi)車改裝的(de)(de)公(gong)司，還有(you)一些(xie)著(zhu)名(ming)的(de)(de)汽(qi)車制造商(shang)。

       消費者對汽(qi)車(che)個性化的(de)(de)追求，帶動(dong)了(le)一個極具潛力(li)的(de)(de)汽(qi)車(che)定制化服務市場(chang)(chang)(chang)，僅是汽(qi)車(che)售(shou)后改裝這一個領域，就蘊含了(le)巨大的(de)(de)市場(chang)(chang)(chang)潛力(li)。公(gong)開資料顯示，2005年以來(lai)，我國改裝的(de)(de)需求規模在激增，2015年市場(chang)(chang)(chang)規模達(da)到450億元(yuan)量級。市場(chang)(chang)(chang)主要集中在直轄(xia)式及發達(da)省會城市。

       將3D打印應用于汽(qi)(qi)(qi)車(che)個性化(hua)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)領域(yu)的(de)典型案(an)例是(shi)MINI汽(qi)(qi)(qi)車(che)，制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)商寶馬集團從(cong)2018年開始，MINI汽(qi)(qi)(qi)車(che)通過3D打印技術(shu)，提供汽(qi)(qi)(qi)車(che)零部件個性化(hua)定制(zhi)(zhi)服務。利(li)用3D打印技術(shu)，MINI 的(de)定制(zhi)(zhi)化(hua)服務達到了新的(de)水平。

       3D打印帶給汽車制(zhi)造無窮(qiong)的暢想空(kong)(kong)間，本(ben)文介紹的僅僅是當前正在實現產業化(hua)的應用(yong)。還有(you)更(geng)多的新(xin)(xin)技(ji)(ji)術(shu)(shu)包括(kuo)以惠(hui)普，Exone,Desktop Metal, 3DEO, Markforged所(suo)代表的binder jetting（粘(zhan)結劑噴射(she)）技(ji)(ji)術(shu)(shu)正在另辟(pi)蹊徑的創造一(yi)種新(xin)(xin)的金屬零件制(zhi)造技(ji)(ji)術(shu)(shu)，這些新(xin)(xin)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的發展將帶給3D打印在汽車領域更(geng)廣(guang)闊的應用(yong)空(kong)(kong)間。

       本(ben)文最后(hou)讓我們以(yi)(yi)Hackrod公司和(he)(he)(he)Siemens PLM軟件合(he)作的(de)汽(qi)車設(she)(she)計(ji)(ji)平(ping)臺(tai)的(de)視頻(pin)(pin)來結束，視頻(pin)(pin)中(zhong)你會(hui)獲(huo)得深入的(de)體(ti)會(hui)，3D打印與汽(qi)車制(zhi)造(zao)的(de)結合(he)之路還很(hen)長，這其中(zhong)除(chu)了制(zhi)造(zao)技術，軟件技術將發(fa)揮舉足(zu)輕重的(de)作用，在(zai)具體(ti)的(de)制(zhi)造(zao)實施中(zhong)，包括產(chan)品設(she)(she)計(ji)(ji)和(he)(he)(he)迭代的(de)快速數(shu)據收集以(yi)(yi)及定制(zhi)生產(chan)復雜的(de)機電一(yi)體(ti)化(hua)(hua)系統，這些都需(xu)要(yao)西(xi)門(men)子的(de)支持，工(gong)業物(wu)聯網和(he)(he)(he)增材制(zhi)造(zao)的(de)硬件連接性對于成功至關重要(yao)。西(xi)門(men)子世界級(ji)的(de)數(shu)字設(she)(she)計(ji)(ji)、工(gong)程可視化(hua)(hua)、連接制(zhi)造(zao)和(he)(he)(he)檢驗的(de)能力(li)對Hackrod形(xing)成強有力(li)的(de)支持。

       通過展現(xian)人工智能是如何“教會”軟件來(lai)完(wan)成自動建(jian)模過程，讓我們(men)共(gong)同暢想(xiang)更美好的汽車未(wei)來(lai)！