3d打印技术汽车行业的运用（3d打印在汽车领域的应用）

【编者按】时下最热门的话题之一就是3D打印技术，它不仅在医疗行业频繁使用，在汽车领域也发挥着极其重要的作用。

作为工业4.0时代的一大标签，3D打印的发展无疑将为中国制造提供更好的助力。目前，3D打印在汽车领域的应用已经从简单的概念模型发展到功能原型，并向更多功能部件发展，渗透到发动机等核心零部件的设计中。未来几年，汽车行业研发领域将迎来新时代，3D打印技术的引入正处于爆发期。预计到2019年，3D打印在汽车领域的应用将在全球产生总计11亿美元的销售额。 2019年全球汽车3D打印应用市场规模将达到11亿美元。

当今汽车制造中3D打印的最新技术和应用有哪些，大佬们又有何布局和计划？今天我就让你开开眼界。

首先我们回顾一下3D技术在汽车制造史上具有里程碑意义的历史事件。

历史事件回顾：

2010年，全球首款3D打印汽车—— Urbee上市。

2010年初，全球第一辆3D打印汽车Urbee在美国推出。这是一款混合动力汽车，其大部分零部件均来自3D 打印，耗时2,500 小时。 Urbee的形状很奇怪，它只有3个轮子。这种扁平的造型让风阻系数达到了0.15，可以最大程度的避免空气阻力，三轮车的设计也是基于这样的考虑。动力方面，Urbee采用了两台电动机加一台发动机的混合动力系统。该发动机使用乙醇燃料。电池可以通过Urbee 顶部的太阳能电池板充电，所有这些都是为了尽可能节省燃料消耗。

2013年——Urbee升级版Urbee 2诞生

Urbee于2010年发布，由于各种问题只停留在概念阶段。三年后，Urbee的升级版Urbee 2诞生了。 Urbee 2包含超过50个3D打印组件，与传统制造工艺相比非常精简。除底盘、动力系统和电子设备外，整车50%以上的零部件均采用ABS塑料打印。当时生产Urbee 2需要2500个小时，相当于打印这样一辆汽车需要100多个日日夜夜。

2014年，全球首款3D电动汽车——上市

2014年，世界上第一辆由3D打印零件制成的电动汽车问世。这款名为“Strati”的电动汽车是Local Motors在美国芝加哥国际制造技术展览会上推出的。新产品的制造过程仅耗时44小时，并且仅由40个零件组成。算上组装时间，Strati仅需三天即可搭建完成，大大提高了生产效率。除动力总成、悬架、电池、轮胎、车轮、线路、电动机和挡风玻璃外，其余部件包括底盘、仪表板、座椅和车身均由3D打印机使用碳纤维增强材料打印而成。热塑性塑料。由于采用了塑料材料，“Strati”的质量得以减轻，降噪效果也很明显。同时，“Strati”最高时速可达64公里，一次充电可行驶190至240公里。

2015年——全球首款3D打印跑车“BLADE”发布

2015年，全球首款3D打印跑车“BLADE”发布。这款3D打印跑车并没有采用与“Strati”相同的一体成型技术，而是采用了3D打印铝制“节点”结构。设计师使用3D 打印精心创建形状复杂的节点后，然后通过现成的碳纤维管将它们连接在一起。所有节点打印完成后，几个工人可以在几分钟内组装出汽车底盘。 “BLADE”重量仅为0.64吨。

同年，德国独立汽车设计公司EDAG在日内瓦车展上带来了一款名为LightCocoon的3D打印概念车。新车外壳每平方米仅重19克，是A4纸重量的四分之一。

2016年，——大发宣布提供3D打印零部件定制服务

6月20日，行业巨头丰田汽车旗下小型汽车制造巨头大发宣布将为客户提供3D打印零部件定制服务。这项服务可以让预算有限的车主像拥有豪华车和跑车的富人一样定制自己的汽车。不过，这项服务仅适用于大发Copen，一款小型两座敞篷跑车。该公司在钣金上装饰了十种不同颜色的复杂图案，并设计了15种“外观皮肤”，在当地经销商订购Copen车型的消费者可以从中选择任何一款。他们还可以在线进一步完善设计以达到他们想要的效果。通过使用美国公司Stratasys的3D打印设备，可以将这些“皮肤”打印在热塑性材料上，然后打印的产品将附着在车身的前后部分。

我国3D汽车技术也紧跟世界步伐：

2015年——中国首款3D打印概念车发布

2015年3月24日，中国首款3D打印概念车在海南三亚发布。这款概念车由三亚四海3D科技有限公司研发，车身外壳采用3D打印技术，重约500公斤。其余部分是组装零件并由电力驱动。从设计到组装花了一个月的时间，其中3D打印阶段用了5天。

2016年，——金属模具3D打印柔性制造技术问世

烟台泰利汽车模具有限公司首创突破数字化无模铸造与激光熔覆成型技术相结合的精密金属模具3D打印柔性制造技术，研发出国内首创大型高功率汽车模具五轴激光熔覆精密成型机（金属3D打印机）。泰力汽车是国内第一家提出将3D打印应用于汽车模具制造行业的企业。 2013年，泰力汽车承担山东省自主创新专项补助项目“汽车模具3D打印柔性制造技术及装备研究与开发”，通过与国家研究院先进制造技术研究中心合作三年，成功研发出3D金属模具机械科学系。印刷柔性制造技术。

应用现状：行业大佬加强技术合作创新，动作频频。

目前的3D打印技术在汽车行业可以有几个方面的应用：一是创新设计与验证；第二，整体成型，这也是未来的趋势；三是材料设计、结构设计、制造一体化；第四，复合材料成型制造，包括工艺复合、材料复合等。行业的进一步细分以及3D打印材料的突破和丰富，将有利于增材制造技术在汽车零部件行业更好更快的发展。 3D打印零件的材料品种大幅增加，这意味着制造零件的成本可能在三到五年内大幅下降。未来，整车及零部件领域对增材制造技术的需求巨大，更多的3D打印零部件将实现产业化。我们来看看汽车制造巨头在3D打印方面都做了什么。

宝马：在生产制造中广泛运用3D技术

早在1990年，宝马集团的“快速原型创新中心”就受委托开发第一台设备。从1991 年开始，第一个原型部件在公司自己的立体光刻设备上成功生产。 3D打印技术生产的零部件最初主要应用于概念车，后来随着技术的进步应用于更多领域。根据部件的规格，宝马集团使用不同的生产程序和材料。目前，宝马的3D打印技术主要应用于小批量定制零件或需求频繁的复杂零件，例如早期开发、车辆验证和测试、概念车以及工具制造和操作设备。

宝马将3D打印技术应用到新开发的车型上。例如，宝马i系列在原型车阶段就大量使用了3D打印技术。除了用于引领潮流的新车型之外，3D打印技术另一个有吸引力的应用领域是宝马老爷车，尤其是那些历史悠久的老爷车。三维技术可用于扫描零件以获得电子数据。通过这种逆向生产方式，可以重新生产一些已经停产的零件。

2014年，宝马集团在车辆装配线上引入了3D打印的人体工学生产工具。每个工具均根据工人的手形单独定制，以保护工人的拇指关节在工作过程中免受过度损伤。压力。

宝马还与瑞典设计师Erik Melldahl一起使用3D打印技术打造了一款名为“Maasaica”的概念车。它由太阳能电池供电，身体由可分解材料（菌丝体和草的复合材料）制成。整体来看，造型既前卫又充满流线感；它展现了绿色能源、环保的趋势，改变了传统的造车模式。

宝马3D打印技术的另一个重要应用是金属零部件的制造。该新技术方案已用于小规模批量生产。近年来，宝马德国房车大师赛赛车均配备了3D打印水泵转子。这种高精度零件由轻质铝合金制成，并在赛车的极端环境中证明了其性能。

宝马的“快速原型创新中心”每年可处理集团内近25,000个快速原型和近100,000个零件的制造需求，其中包括用于设计样品的小型塑料外壳和用于功能测试的底盘部件。根据制造工艺和零件尺寸，原型生产可以在短短几天内完成。

奥迪：3D打印金属部件用于汽车生产

奥迪目前使用的大型金属3D打印机可以生产长240毫米、宽200毫米的零件。同时，他们还表示将引进更大型的3D打印设备。奥迪负责工具制造的Hubert Watl表示，奥迪将与研究伙伴合作推广这种新的制造工艺。奥迪的目标之一是将3D打印金属零件用于普通汽车生产。

同时，奥迪还利用金属3D打印技术打造了一辆完整的经典赛车。这辆半比例的3D 打印赛车可容纳一名驾驶员。奥迪表示，将与其母公司——大众集团的其他成员合作，寻找使用金属3D打印进行汽车生产的方法。

福特：加速从概念到生产的开发

美国福特汽车公司宣布将与3D打印公司Carbon 3D合作，利用3D打印技术生产高质量的汽车零部件，加速车辆从设计到量产的进程。

早在2014年12月，两家公司就已开始合作洽谈，讨论利用3D打印制造一些高速、高质量标准的汽车零部件的可能性。 Carbon 3D推出的全新CLIP技术可以使3D打印速度比传统3D打印块快25至100倍，并且可以使用更广泛的材料。福特表示，公司将根据自己的高质量标准监控3D打印零件的质量。经测试，采用CLIP新技术的3D打印汽车零部件完全满足福特的要求。据悉，目前使用3D打印部件的汽车将包括福特C-MAX和福特Fusion混合动力车中的转子、减震器壳体和变速箱，福特Escape混合动力车中的EcoBoost四缸发动机以及2011款福特探索者中的制动器。片。

福特集团全球产品开发副总裁拉吉奈尔表示，福特推动创新的能力取决于从概念到批量生产的速度。这项技术可以快速将福特的产品从原型概念转化为实际产品，甚至直接进入批量生产。福特可以利用这项技术比以前的任何方法更快地向消费者提供最新车型。

梅赛德斯-奔驰：最新全石墨烯3D 打印概念车

梅赛德斯-奔驰推出了最新概念车梅赛德斯-奔驰DTW，该车配备了米其林3D轮胎打印系统。该系统由非常小的3D 打印机喷嘴组成，安装在每个轮胎后面。当汽车行驶时，它能够将胶水喷洒到轮胎上，有效更新和改变轮胎表面，以获得最佳性能。表现。 DTW完全由石墨烯材料制成，比钢更坚固，但重量更轻。同时，材质非常透明，坐在驾驶舱内就可以看到窗外的全景。据了解，这款车是为2030年勒芒24小时汽车耐力赛而设计的。

本田：与3D打印公司合作开发大空间模型

丰田汽车公司与日本软硬件技术公司Kabuku 合作，打造了一系列短程电动汽车Micro Commuter。 Kabuku公司在3D打印技术领域拥有强大的能力。其3D打印技术称为Rinkak，常用于制造汽车外饰板。

除了为驾驶员提供充足的空间外，Micro Commuter还用于移动促销，能够在东京西南部镰仓区公司总部附近的狭窄道路上行驶。该车长2.495米，宽1.28米。它高1.545米，重600公斤，与本田MC-Beta电动车大小差不多。 MC-Beta于2013年在日本推出，但于2016年3月停产。不过MC-Beta的滚动底盘已应用于Micro Commuter。这主要得益于3D打印技术，使得车身外板能够使用在这款商用车上，使其在外观和行李空间方面焕然一新。

丰田还与Kabuku合作，利用3D打印技术定制丰田i-Road通勤车的车身。使用旧模型再次打印车身更加方便快捷。双方的合作也进一步推动了3D技术的发展。

丰田：提高3D打印零件的兼容性

丰田与克莱姆森大学国际汽车研究中心的学生合作开发了uBox概念车，针对城市年轻人。车身的许多部件都是3D打印的，可以进行个性化定制。 uBox 汽车的独特形状配有LED 灯、后开门以及结合碳纤维和轻质铝的弧形玻璃车顶。内饰设计非常个性化，座椅也非常灵活。

与此同时，丰田还宣布了“道路开放计划”Open Road Project。该项目目前以i-Road超紧凑型电动汽车为主，有100名参与者提前体验了总计10辆i-Road。这100人中，既有业内普通人，也有时尚达人。

虽然i-Road是一款超紧凑型汽车，但它也可以通过100V交流电源直接充电。此外，丰田还让i-Road与定制3D打印部件高度兼容，允许驾驶员根据日常需求进行一定的修改，例如选择自己喜欢的颜色和纹理。

标致雪铁龙：用于汽车生产线的3D 打印金属覆盖件

标致雪铁龙与洛杉矶3D打印公司Divergent签署战略合作协议，达成金属材料打印等方面的合作意向。此次战略合作包括为标致雪铁龙汽车生产线开发3D打印金属覆盖件，以实现汽车结构轻量化并降低生产成本。 Divergent表示，它已经开发出一套与3D打印技术兼容的软硬件平台。通过该平台，可以极大优化车辆设计流程，轻松打印复杂的汽车零部件。 PSA表示，此次合作将有效降低PSA整车及零部件生产成本。

双方将首先在Divergent 位于法国巴黎附近的Velizy 研发中心进行试生产。下一步将尝试3D打印和汽车零部件组装，最终目标是利用该技术打印出“完整的车身结构”。

PSA标致雪铁龙首席执行官卡洛斯塔瓦雷斯表示，3D打印技术的应用可以显着缩小生产工厂的规模、减轻车辆的重量并降低生产的复杂性，同时也为产品设计增添了无限的灵活性。

壳牌：推出3D打印低油耗节能概念车

在北京798艺术区，壳牌推出了首款城市概念车。这款概念车采用再生纤维和3D打印技术，在时速70公里的情况下，其油耗比混合动力汽车更低，每百公里油耗低于三升。壳牌表示，这款车的成本仅为传统钢结构汽车的四分之一，因此价格的制定将充分考虑经济性。

舍弗勒：战略合作开发增材制造技术

舍弗勒与DMG森机械在日本国际机床展上签署合作协议，就在滚动轴承增材制造领域实现共同发展达成共识。 DMG森机械开发的Lasertec653D技术为双方的合作发展奠定了坚实的基础。这是一台五轴多工序自动数控机床，其中包括舍弗勒将使用的激光金属沉积焊接机。该机床旨在开发激光金属沉积焊接增材生产技术，并最终将其应用于滚动轴承部件的原型和小批量柔性制造。双方的合作重点是工艺流程、使用材料以及材料与工艺的匹配。激光金属沉积焊接将材料熔化，同时将其施加到表面，因此材料是金属粉末，热源是高性能激光器。该增材制造工艺与DMG为混合设备开发的传统五轴加工技术相结合，以提高部件加工速度。

索尔维：推出预测仿真设计平台

索尔维推出MMI Technyl 仿真设计服务，协助汽车功能部件的3D 制造。索尔维首次使用Sinterline粉末和可预测的仿真设计技术——MMI Technyl Design一起成功实现了Polimotor 2进气歧管的3D制造。Polimotor 2项目旨在开发一款重量仅为63的全塑料发动机-67公斤（138-148磅），比目前标准发动机产品轻约40公斤（90磅），以减少燃油消耗和二氧化碳排放。基于对Sinterline材料参数和激光烧结打印工艺的深入了解，预测仿真设计表明进气歧管可以设计得比最初想象的轻30%。

Polimotor项目的设计师兼负责人Matti Holtzberg表示，采用Sinterline Technyl PA6技术打印的进气歧管易于操作，在实际工况下不会出现故障。将可预测的仿真设计与3D打印技术相结合，可以更好地发挥减重的优势。

西门子：释放增材制造革命的全部潜力

西门子开发了全新的增材制造综合解决方案，其中将包括西门子NX软件、新的Simcenter工具包、Teamcenter软件，以及用于离散制造的SIMATICIT统一架构和SIMATICWinCC，后者是西门子制造运营管理（MOM） ）工具包组件，该解决方案将释放增材制造革命的全部潜力，使公司能够在降低成本的同时实现最佳性能。

新解决方案将于2017年1月发布，由集成设计、仿真、数字制造、数据和流程管理软件组成。集成解决方案将在各个阶段使用智能产品模型，从而无需在应用程序或流程之间进行转换或翻译。该解决方案将使用新的拓扑优化功能来实现设计的自动生成。该技术与西门子全新的先进增材制造软件相结合，使公司能够彻底改造一切，以实现最佳性能，同时降低成本。此外，3D 打印优化零件形状的能力可以减少组件中的零件数量，从而减轻重量并增加强度。因此，航空航天、汽车和医疗设备等行业将实现巨大的价值。

西门子针对金属和塑料零件的3D 打印制备解决方案将在设计和仿真阶段使用相同的智能产品模型，以帮助自动化设计变更并优化整个流程。新的解决方案将帮助操作员准备用于粉末床和多喷射熔融打印的零件。对于3D 打印金属零件，NX 提供激光金属沉积和NC 编程的模型准备，包括混合增材CNC 机器的模拟。针对塑料和碳纤维增强尼龙等积压材料，一种新的多轴机器人FDM编程技术已经开发出来并正在进行测试。零件打印完成后，相同的集成NX 系统用于打印后NC 操作，例如支撑结构拆卸的直观编程、精密秒表加工以及其他加工和检查操作。

未来趋势和最新动态

据了解，美国知名3D打印汽车公司Local Motors在欧洲的首家微型工厂即将正式启动。该工厂位于德国首都柏林，面积1500平方米。它将成为该公司EMEA（欧洲、中东和非洲）业务的总部，并将与他们在美国建设的三个工厂（位于亚利桑那州、马里兰州和田纳西州）合并。 ）还负责3D打印汽车的设计、制造和销售。

Local Motors首款量产3D打印汽车LM3D Swim

这家新的德国工厂目前拥有11 名员工，包括项目经理、汽车和软件工程师。其首款产品将是几个月前Local Motors 与IBM 联合发布的全球首款物联网小巴Olli。这辆巴士是专门为缓解柏林等大城市的交通拥堵而设计的。它配备了IBM Watson云计算平台、雷达和摄像头等传感设备。它可以实现完全自动驾驶，最多可容纳12名乘客。它配备了专门的应用程序，让乘客可以轻松查看Olli 的路线，然后进行租赁。

新材料、新技术对行业的拉动作用不可低估。 3D打印技术可以促使汽车制造企业抛开传统的加工生产思路，运用技术创新思路，将3D打印与汽车工业连接起来，完成系统创新。可以实现单件、小批量的快速定制，包括结构设计的一体化，进一步实现灵活性。在此过程中，可以实现节能减排、提高质量、提高生产效率，从而推动整个汽车制造业的绿色发展。我相信3D打印技术将为汽车行业带来巨大的好处。

全球首个汽车制造打印标签电池电机报告此信息