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3D 打印技术在电动汽车个性化定制领域的应用(二)

2 3D 打印技术
2.1 3D打印技术的起源

        3D 打印技术最早起源于美国。早在1988 年,美国的3D Systems 公司利用分层制造法,结合传统机床的加工方式,构成了最早期的3D 打印技术。随着3D 打印技术的不断发展,相应的设备零件不断被生产出来,通过国外的3D 打印论坛的逐步发展并吸引了一大批爱好者进进行开发,以及相关软件代码的开源,在随后的10 年中,涌现出了十余种不同的3D 打印设备。由此,美国在设备的研制,生产和销售方面成为了3D 打印行业的领头者,其发展的水平和技术基本代表了世界的先进技术水平和研究方向。中国在1994 年引进了3D 打印技术,并专门成立了快速成型设备研发制造的公司,并生产了以SLS 快速成型设备为代表的3D 打印设备。

        3D 打印技术最突出的优点是无需通过对毛坯进行切削,钻孔等加工或者模具的应用,直接通过对计算机中的3D 模型进行切片,生成机器代码,然后直接一层层的生成形状复杂的零件,而根据其所用材料的性质及片层结构生成方式的不同,大致可分为光敏树脂选择性固化工艺(Stereo Lithography Apparatus)、粉末材料选择性烧结工艺(Selected Laser Sintering)及丝状材料选择性熔覆工艺(Fused Deposition Modeling)。

2.2 3D打印技术的应用
        目前3D 打印技术作为一项前沿性、先导性非常强的新兴技术,对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用[6]。3D 打印技术正逐渐从打印物体三维造型过渡到打印物体的内部结构,最终发展到打印物体的使用功能阶段,而前在机械制造领域内主要用于单件制造和小批量零件的制造。由于采用增材制造技术,相对于传统的减式生产方式,能够在产品造型、结构等方面做出革命性的创新。

2.3 3D打印技术的市场分析
        由于目前生产工艺的限制,一个产品需要由多个零件装配而成。这种组装结构增加了产品的质量、体积、复杂度和故障几率,同时在生产和装配过程中消耗了大量的材料及能源。而3D 打印在制造这种复杂的产品结构时有着非常大的优势。3D 打印技术能够使产品结构一体化,变得更加简单,甚至某些特殊结构可一次成型而无需装配,不仅提高了生产效率,也提高了产品的结构强度和可靠性[7]。但是,作为一种新兴技术的3D 打印,还存在着一定的发展瓶颈。一方面,前期投入的资本过大,而能够获得的回报却达不到要求,因此目前在3D 打印方面的资金投入还未形成规模,主要依赖国家项目资助进行技术研究,相关企业的作用还未体现。而另一方面,由于尚无主导的技术标准、缺乏产学研一体化机构,致使形成的产业化规模程度较低,有效的产业链并未形成。

3 3D 打印技术与定制化电动汽车的发展
3.1 3D打印在汽车定制市场的优势

        如今汽车已成为一种大众化的商品,不同品牌的车型与配置等选择也十分丰富。但由于个体对汽车外观造型的审美差异和区域化环境的影响,顾客对汽车这种消费产品的要求也不尽相同,这也让目前的车企无法满足如此庞大的个性化需求。

        而3D 打印技术在这方面有着得天独厚的优势,并且汽车在定制领域更多的集中在外观,材料的选择上。即使目前车企提供了多种价位,多种配置的车型配置,但这种方法不仅给消费者的判断带来了困扰,而且消费者的个性化需求并未得到满足。而目前的3D 打印技术已经在复杂外观的构建,多材料选择上发展了很长时间,目前应用广泛的3D打印技术已经能够满足对汽车个性化定制市场的需求,并完美的契合到生产中。

3.2 未来个性化定制汽车发展展望
        在不久的将来,3D 打印技术在电动汽车个性化定制领域会有着越来越多的应用。在造型方面,“设计即制造”让个性化汽车产品的让设计过程更加简便。并且由于外观和内饰的造型受到用户的主观印象非常大,简单的设计方式甚至可以让用户参与到对其的设计过程中。在产品结构方面,增材制造的方式有着“一体成型,支撑可卸”的优点,在制造复杂的结构,特别是需要制造复杂的曲面艺术造型时,无需考虑到材料的拼接问题。而在制造一些复杂铰链外壳件的时候(如手套箱盖板),相连的零件可以借助辅助性支撑材料一同制造,最后用非常方便的方式(如用水浸泡)去除。


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