試論3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用

陳星

東風(fēng)商用車有限公司技術(shù)中心 湖北省十堰市 442001

1 引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)水平的穩(wěn)步提升，3D打印技術(shù)作為一枚新星，有了很大程度的發(fā)展。其應(yīng)用范圍比較廣泛，在航空航天以及醫(yī)療設(shè)備乃至生產(chǎn)生活中，都有所涉及。但是，3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的發(fā)展相比于其他的領(lǐng)域呈現(xiàn)出的形式是比較緩慢的，只是處于一個(gè)初級(jí)起步的階段。隨著社會(huì)發(fā)展，對(duì)于汽車的需求也是日益增多。由于我們國家人口多，利潤空間大，這就吸引了國內(nèi)外很多企業(yè)的關(guān)注，所以導(dǎo)致了汽車企業(yè)的競爭力度也是越來越大。要想在激烈的競爭中贏得一席之地，這就要求在汽車的技術(shù)和外觀設(shè)計(jì)以及成本控制等方面進(jìn)行一個(gè)技術(shù)的領(lǐng)先，這就需要對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)，其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢可以有利于汽車的生產(chǎn)以及汽車的零部件的維護(hù)工作的開展。

2 什么是3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)又叫做增材制造，其具有高速成型的特點(diǎn)，通過數(shù)字化對(duì)不規(guī)則或者是規(guī)則的三維固體物品進(jìn)行處理，然后使之可以快速實(shí)現(xiàn)形狀的出現(xiàn)的一個(gè)過程。3D打印的本質(zhì)就是通過借助計(jì)算機(jī)作為一個(gè)輔助型軟件，然后對(duì)一些特定的加工模樣進(jìn)行數(shù)字化的切片處理，把實(shí)體模型變成一個(gè)數(shù)字化的模型，根據(jù)相關(guān)的模型圖片的尺寸進(jìn)行粘貼粘合處理。通過3D打印機(jī)可以把不同形態(tài)的金屬粉或者一些具有很高可塑性質(zhì)的材料進(jìn)行分層次的加工處置、然后對(duì)其進(jìn)行覆蓋疊加處理，可以對(duì)這些薄型的層面進(jìn)行逐層的滲透融合，進(jìn)而變成一個(gè)真實(shí)存在而又立體化的固態(tài)形的物體[1]。進(jìn)行完整的打印工作后，還要做好后續(xù)的處理工作，要對(duì)打造出來的3D模型進(jìn)行細(xì)節(jié)部分的處理，比如要進(jìn)行抽離、固態(tài)化、打磨、維護(hù)修理等工作。相比于傳統(tǒng)的手工藝，這個(gè)技術(shù)可以對(duì)工程的周期進(jìn)行有力的縮短，對(duì)于生產(chǎn)過程中的松散的粉末可以作為一個(gè)原材料進(jìn)行下次打印，可以實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，有利于成本的節(jié)約。

對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物品，可以用很少的成本來實(shí)現(xiàn)制造，如果采用傳統(tǒng)的方式方法，當(dāng)物品的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，那么這個(gè)過程所用的成本也會(huì)增加。3D打印技術(shù)對(duì)于機(jī)械設(shè)備和模具的要求不高，可以更好的滿足客戶個(gè)性化的需求，有利于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行更新升級(jí)[2]。3D打印的工序步驟比較簡單，并不需要很復(fù)雜化的處理，這樣對(duì)于產(chǎn)品的生產(chǎn)周期就比較短，生產(chǎn)的種類也比較豐富。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備會(huì)受到多種多樣的因素的限制，而導(dǎo)致產(chǎn)品的種類受到很大程度的限制，而3D打印并不需要依賴機(jī)械設(shè)備，就可以輕松的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)師和客戶之前的溝通交流進(jìn)而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化處理[3]。傳統(tǒng)的打印技術(shù)對(duì)造成對(duì)資源和原材料的浪費(fèi)，而3D打印可以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的重復(fù)利用，可以發(fā)揮出資源的最大利用價(jià)值，更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

3 3D打印技術(shù)在中國的汽車行業(yè)中的具體應(yīng)用

在2010年美國發(fā)布了全球第一款全3D打印的汽車，其能源提供主要是依靠電池和汽油而成的一個(gè)三輪混合動(dòng)力汽車。打印好整個(gè)車體的零件一共花費(fèi)了2500個(gè)小時(shí)，然后工人對(duì)各零部件進(jìn)行拼裝，生產(chǎn)速度極快，在這個(gè)生產(chǎn)過程中并沒有用到模具和機(jī)械設(shè)備。如果想要對(duì)車的模型進(jìn)行更換，那么僅僅需要對(duì)相關(guān)的3D模型進(jìn)行更改，改變相關(guān)的參數(shù)，就可以得到新的車型。

汽車的零部件的開發(fā)工作比較繁重，任務(wù)量大，傳統(tǒng)的那種開發(fā)速度并不能夠滿足于現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求。3D打印可以縮短整個(gè)開發(fā)周期的百分之四十，可以節(jié)約百分之二十左右的成本，慢慢的隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，零部件的結(jié)構(gòu)組成也是慢慢變得復(fù)雜化，這就加大了磨具開發(fā)的工作難度，而3D打印技術(shù)則不用懼怕這個(gè)問題。就目前的發(fā)展情況來看，國內(nèi)的很多企業(yè)在生產(chǎn)氣缸和變速器齒輪等構(gòu)件的時(shí)候都是采用3D打印技術(shù)。

3D打印金屬對(duì)于汽車的維修工作也帶來了很大的方便，有利于對(duì)零部件的存儲(chǔ)。對(duì)于那些很急缺而又沒有庫存的零部件來說，如果采用傳統(tǒng)的開發(fā)方式，那么就會(huì)導(dǎo)致對(duì)模具的浪費(fèi)，還會(huì)加大整個(gè)生產(chǎn)過程的成本，而且需要花費(fèi)的時(shí)間也比較長，這時(shí)候就可以借助3D打印技術(shù)對(duì)那些很急而又缺少庫存的軟件進(jìn)行一個(gè)打印處理，可以延長整個(gè)結(jié)構(gòu)的使用周期和使用質(zhì)量。針對(duì)那些體型龐大而又不方便移動(dòng)的野外作業(yè)設(shè)備機(jī)械發(fā)生故障的時(shí)候，可以通過隨身攜帶的3D打印機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場的檢查和修護(hù)工作，這個(gè)過程實(shí)行起來與傳統(tǒng)的方式進(jìn)行比較可以更加方便而又簡單[4]。除此之外，對(duì)于汽車維修的過程中，會(huì)經(jīng)常性的使用到一些比較特殊的工具或者一些設(shè)備，由于對(duì)這些設(shè)備或者工具的需求量不高，市面上很難有樣品，所以會(huì)增加購買的難度系數(shù)，甚至出現(xiàn)購買不成功的情況，而這個(gè)時(shí)候3D打印技術(shù)就可以完全不受這些因素的影響，更加有效的解決這些問題。

4 3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢的深入探究

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷提高，3D打印技術(shù)也會(huì)日益完善，隨之該技術(shù)的普及力度會(huì)越來越大，覆蓋范圍也會(huì)越來越廣，這樣也為汽車行業(yè)的發(fā)展增添了新的活力，注入了新鮮的血液和動(dòng)力。汽車行業(yè)的發(fā)展未來會(huì)向著品牌化和設(shè)計(jì)個(gè)性化方向發(fā)展，我們從工業(yè)設(shè)計(jì)的角度來看待這個(gè)問題，可以把3D打印技術(shù)和汽車的外形結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部的裝修設(shè)計(jì)進(jìn)行相互的結(jié)合滲透，通過采用合理的思路，在此基礎(chǔ)上對(duì)方法形式和思想進(jìn)行更新升級(jí)，通過使用多元化的美學(xué)設(shè)計(jì)可以把設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念和思想進(jìn)行生動(dòng)形象的表露，可以發(fā)揮出其應(yīng)有的價(jià)值，而且在設(shè)計(jì)模式上也打破了傳統(tǒng)的汽車仿形設(shè)計(jì)。在汽車的整個(gè)生產(chǎn)過程中，對(duì)于零部件這個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)來說，材料的應(yīng)用是3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)中進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展和穩(wěn)定發(fā)展的核心關(guān)鍵部分。根據(jù)目前的市場發(fā)展情況來看，3D打印技術(shù)不可能在短時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)方式的覆蓋，導(dǎo)致這個(gè)情況出現(xiàn)的原因就是由于3D打印技術(shù)自身所具有的局限性。通過全球3D打印報(bào)告在汽車行業(yè)的應(yīng)用情況來看，在2017年每年都依靠百分之二十八的速度進(jìn)行遞增，這就進(jìn)一步促進(jìn)了每個(gè)汽車企業(yè)都在加大對(duì)于該技術(shù)的研發(fā)，更加注重該技術(shù)和傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)模式的相互滲透和結(jié)合發(fā)展，也會(huì)越來越適應(yīng)社會(huì)對(duì)未來工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的新要求，追隨社會(huì)發(fā)展的腳步，不被社會(huì)所拋棄[5]。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，以后制造業(yè)也會(huì)普及人工智能技術(shù)，這也就導(dǎo)致制造在朝著智能化的方向發(fā)展進(jìn)步，而3D打印技術(shù)也會(huì)得到進(jìn)一步的更新優(yōu)化，可以取得更好的發(fā)展層次，必將能夠取代掉傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)模式。

總結(jié)：本文通過對(duì)3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了探究，并且對(duì)其今后的發(fā)展情況做了進(jìn)一步的預(yù)測。針對(duì)中國的自主汽車品牌來說，只有在技術(shù)方面進(jìn)行提升，通過引進(jìn)新型的3D打印技術(shù)才能促進(jìn)整體的技術(shù)進(jìn)步，才能使得汽車行業(yè)得到大力的發(fā)展，這也是汽車行業(yè)以后的發(fā)展方向，為了對(duì)自主品牌的發(fā)展起到一個(gè)創(chuàng)新的作用，這就需要依靠其作為一個(gè)橋梁，其也關(guān)乎到了整個(gè)汽車行業(yè)的結(jié)構(gòu)布局。根據(jù)目前的市場發(fā)展形勢來看，3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用還是處于一個(gè)初期的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，并沒有在實(shí)際的生產(chǎn)生活中得到大規(guī)模的投放生產(chǎn)，所以，這個(gè)技術(shù)仍然需要進(jìn)行專項(xiàng)的突破，只有這樣才能夠提高在生產(chǎn)活動(dòng)中的速度，才能提高制造業(yè)的水平，其也直接握著汽車企業(yè)的命脈，能否在市場中取得一席之地，關(guān)鍵就在于技術(shù)的領(lǐng)先程度。