3D打印技术将如何影响汽车产业?
    

目前,3D打印技术正逐步为世人所熟悉,越来越多的人开始喜欢这个充满乐趣的高科技手段。同时,3D打印在不少创业者眼中,是炙手可热的新兴项目。更有甚至直言3D打印技术将会引发“第三次工业革命”。

  所谓3D打印,即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。这一成型过程不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状。它可以自动、快速、直接和精确地将计算机中的设计转化为模型。

  据统计, 2012年3D打印机的市场规模约为21.5亿美元,年成长率为22.2%,预估至2016年的市场规模将可望成长至44.5亿美元,年复合成长率为20.4%。同时,3D打印机在中国的应用正迅速扩大,航空、汽车、医疗等各个行业都在积极引进。按照总部位于北京的中国3D打印技术产业联盟的预测,中国3D打印机的市场规模到2016年将扩大到100亿元人民币,达到2012年(10亿元人民币)的10倍,从而使中国超越美国成为全球最大的市场。随着3D打印机的普及,产品“模仿”变得更加容易。在汽车行业中,福特已经给每一个工作站里配置了一台3D打印机,未来还计划为每一个工程师单独配备一台小型的3D打印机,3D打印技术已经趋于实用化。

  同时,美国的设计公司KOR Ecologic、数字制造商RedEyeOn Demand以及3D打印制造商Stratsys已经合作完成了第一款用3D打印制造的高燃油效率混合动力车Urbee 2,这款三轮7马力(5千瓦)轮驱动的环保混合动力车将在2015年上路。

  那么,未来我们开的汽车会是3D打印机打印出来的吗?3D打印技术会如何影响汽车制造业呢?消费者会从中得益吗?

  一、神奇的3D打印

  3D打印是快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

  这个定义说起来绕口,也难以理解,实际上去很简单。

  2008年北京奥运会开幕式的团体操表演,用一个个人的方盒子拼了一个“和谐社会”的“和”字。这个“和”是一个个独立的点拼出来的。

  普通打印机就是这个原理,用一个一个小点拼成图案,这些小点颜色不同,位置不同,这些点集合起来最后就构成了画面。

  而3D打印机,则在普通打印机的原理上多了一步。它先是用类似普通打印机的原理,打出来一个个平面。然后把这些平面一层层累积起来,就构成了立体的物体。

  就像小孩玩的乐高玩具,要用乐高玩具拼出一个圆柱体,那么就先拼成一个小圆饼,然后若干个小圆饼重叠起来就是一个圆柱体。3D打印也是类似的原理。一个个小点打出一个平面,若干个平面重叠起来组成一个物体。这就是3D打印的原理。

明白了3D打印的原理之后,就很容易理解3D打印的过程:

  首先要明确要打什么,这就需要有一个模型文件。如同平面打印,你得有个图或者文档才行。有这个打印机才知道你要干什么。

  然后,你需要有3D打印机把这个文件解码,变成控制打印头动作一系列动作的程序。当打印头完成这一系列动作,3D打印就完成了。

  第三,你要给3D打印机提供打印的材料,如同普通打印机,你要提供墨水或者硒鼓,或者色带,而3D打印机通常是快速成型的粉末金属、塑料、陶瓷、砂子颗粒等。

  第四,你得把打印出来的东西定型,普通打印机里面,喷墨打印机是直接浸在打印纸上,激光打印机是加热。同样3D打印机也需要这么一个过程,粉末金属用激光直接融化定型,塑料可以加热融化、砂子可以粘接,总之需要有一个定型的过程。

  通过这个过程,电脑中的数字文件最后变成了用打印材料积累定型出来的一个物体,这就是3D打印的过程。

  二、有利必有弊

  在现代工业条件下,我们加工一个零件也好,做一个模型也好,都需要一个先制造一个模具。但制造这个模具的成本很高,不到一定的批量就不值得。或者是用数控机床直接在毛胚料上加工,但是这个方法会浪费掉很多毛胚材料,而且很慢很贵,加工费用以小时计算。

  另外,这两者对于造型特别复杂、精度要求高的零件,加工都会非常困难,加工所需时间也会非常长。

  而3D打印是一层层积累起来,无论造型多复杂的零件,对于3D打印来说,也是一层层平面,打印难度没有任何区别。

  这就如同我们用笔画一个肖像很难,即使是上海科技(600608,股吧)馆的机器人画像,也只能画个线条,难以和照片相比,而且速度很慢。但是打印机一个个点来打印照片,几秒就可以完成,而且效果非常出色,因为对打印机来说,打印复杂的照片和打一个纯色块原理是一样的。

  因此,对3D打印机来说,造型复杂的物体和最简单的立方体、圆柱体是一样的,而且材料更节省。可以方便快捷并精确地制造造型复杂的物体,这就是3D打印的最大优势。

  然而,如同打印的成本要高于印刷的成本一样,对于大批量制造的产品而言,3D打印的成本要远远高于模具冲压、浇铸、注塑批量生产的成本。

  理论上,可以通过3D打印的方式,制造一辆汽车的外壳,但是这种方式制造出来的汽车价格高的离谱,根本没有竞争力。

  此外,3D打印的材料也有很多限制。3D打印所用的能够快速成型的粉末金属、塑料、陶瓷、砂子颗粒等材料 ,在成型之后,其性能是有限的。强度、硬度、抗腐蚀、抗冲击这些指标未必能达到实用性的要求。做模型做个样子可以,真正应用到产品上,要经受住使用环境的严酷考验则不那么容易。

  3D打印技术的这些缺陷限制了3D打印技术的应用范围。三、3D打印技术对汽车行业的影响

  就目前阶段3D打印技术的情况,3D打印出成品的汽车的所有零件,或者直接打印出一台汽车,还是不现实的。即使可以打印出来,这辆车也是消费者买不起,用不长久的。所以,3D打印技术对汽车行业来说,更大地意义在于设计和开发层面。

  1、设计层面

  传统上,设计师设计一辆汽车,要先从图纸开始,然后用设计软件把概念化的汽车造型变成精确的数据和3D模型。如果没有3D打印技术,下一步就是油泥模型了。

  设计师要先像木匠一样,敲敲打打的制作汽车的骨架;然后像泥瓦匠一样,把滑石粉、凡士林、工业用蜡混合起来制作油泥,然后一层层涂到骨架上;最后,再像艺术家一样,把油泥刮出形状,作出最后的模型,看看画纸上、电脑上的模型在现实中是什么样子。这个过程还是手工业时代的过程,费时费力。

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    收录时间:2015年09月17日 02:38:06 来源:激光制造网 作者:匿名
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