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汽車制造
3D打印技術引領汽車制造革命
星之球科技 來源:與重卡同行2018-10-15
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3D打印技術是一種快速成型技術,跟傳統打印店的打印技術類似,電腦輸出物零件的三維模型至打印機,程序將三維模型根據分辨率切分成片層,打印機通過噴涂可粘合的金屬粉...
3D打印技術是一種快速成型技術,跟傳統打印店的打印技術類似,電腦輸出物零件的三維模型至打印機,程序將三維模型根據分辨率切分成片層,打印機通過噴涂可粘合的金屬粉末或塑料,逐層打印。目前3D打印技術在醫療、汽車制造、航空業等都具有廣泛應用。
傳統汽車制造由于汽車結構復雜,零部件眾多,制造的難度大,往往需要整車分總成,分總成再分總成制造,占地大,管理材料成本高,板材本身就是再加工的,種種原因導致一輛車制造成本高昂,利潤較低,從而導致一個現象,制造業工資普遍偏低。
3D打印技術作為新興技術,經過接近30年的發展,打印技術越來越成熟,特別是對制造業,3D技術研究人員有比較深入的研究,3D打印以其顯著的優點,深入各類制造業,下面就介紹3D打印技術在零件制造上得天獨厚的優點。
1、可加工復雜結構
眾所周知,汽車本身就是一個巨大的工程,包含有幾萬個零件,原因在于傳統制造無法將較為復雜的零件一次造出來。
就如卡車駕駛室的底板,由于底板過于大,往往需要沖孔、壓型、切邊等一系列加工工藝,導致模具設計比較復雜,難以攻克,且沖壓機本身加工零件的大小有限制,所以一個底板往往要分成三到四個部分分開加工,再進行裝焊。
3D打印技術由于是通過導入數模來制造零部件,不需要模具,可以克服零部件太大以及內部復雜結構難以加工等問題,一次成型,大大降低了加工的復雜程度。
2、有利于研發新產品
一般一個新產品的研發需要研發、試制、調試等過程,在達到批量生產前,需要經過很多次新產品的試制,生產周期長,且由于加工方面的問題,容易導致研發的失敗。
3D打印技術脫離模具的束縛,打印產品的速度遠快于傳統加工,且根據數模制造出來的零件更加符合設計產品的樣式,如此可大大減少一個新產品的研發周期,降低研發成本,提高研發的成功率,實現降本增潤。
3、材料成本低,管理成本低
相較于傳統板材,3D打印技術所需材料是金屬粉末或者塑料粉末,不需要再加工成特定型號的板材,減少了中間加工步驟;且粉末的儲存需要的場地小,粉末種類數遠遠少于板材的型號數,利于管理;配送更加方便,同一輛車可運輸更多的材料。如此下來,制造成本大大降低。
在汽車領域上,2014年9月15日,由美國Local motors公司制造的第一輛3D打印汽車“Strati”問世,該車車身先由黑色塑料打印底層,再層層包裹現為以增加強度,整車只有40個零部件,僅僅花費了44個小時制造,采用電驅動,實現了第一次用3D打印技術打印整車,其打印機可打印3×1.5×1m的大型零件;而近些年美國DM公司推出世界上第一款3D打印超跑,該超跑由一系列鋁制節點和碳纖維材料拼插相連,實現汽車底盤的輕松組裝,質量十分輕,百公里加速僅僅只需2S多。
STRATI
3D打印超跑
可以說,3D打印技術在汽車領域已經具有突破性的進展,但目前3D打印技術在汽車制造的推廣依舊不算普及,依舊是傳統加工制造為主,原因在于以下幾點。
首先是彎曲表面比較粗糙,3D打印是一層層進行打印,分辨率越高,層厚越薄,表面質量越好,但在彎曲處不再是一個光滑的曲面,而是等高的階梯,導致彎曲表面不夠光滑,需要進行特殊打磨,而對于復雜零件內部彎曲表面,采用人工打磨的方式比較困難;
其次是材料的限制,車輛多采用鋼材來制造,以保證車輛的強度,目前3D打印技術在塑料粉末上的加工技術比較成熟,金屬粉末僅限于某些特定黏性粉末,要實現全車的制造,需要各式鋼粉的運用,所以技術仍需突破;
最后3D打印機偏貴,目前國內加工制造廠加工設備還沒到更換周期,貿然跟換,會導致成本的迅速攀高,嚴重會導致資金鏈斷裂,而且目前社會對3D打印技術的強度問題還存在一個接受的過程,導致3D打印技術在汽車領域沒有得到廣泛的推廣。
雖然3D技術在目前還未得到社會的普遍認同,但相信在不久的將來,3D打印技術在汽車制造領域技術的成熟,再結合目前的智能制造,會引發新一輪的汽車制造革命。
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