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3D打印技能颠覆汽车制造业

发布时间:2019-01-10 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    3D打印技能颠覆汽车制造业作者: 李永钧   MPV,确切地说,这是一类具有超大车内空间、集轿车的舒适性和类似厢式货车高大外形于一身的两厢乘用车,标准的MPV一般提供三排座椅,可供7~8人乘坐。国内MPV市场在历经多年快速发展后,正面临大规模的消费转型。商务MPV车型市场逐步饱和,更加注重私家用户需求的家用MPV车型异军突起。
  3D打印技能又称为“快速成形技能”或“增材制造技能”,诞生于1980年代末。是一种以数字模型文件为基础,将计算机设计出来的图形数据导入3D打印设备,打印机内装有粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过电脑抑制将材料叠层添加构造三维物体,最后把计算机上的蓝图形成实物的数字化、智能化增材制造技能。
  汽车业高度重视
  前未几,一场别开生面的3D打印技能展在英国伦敦举行。展览向人们展示了各种利用3D打印技能的前沿产品,展现了这一创新技能在汽车、医疗、影视等诸多领域的无限潜力。
  从国际层面看,3D打印已从一个流行的观念形成了一个新兴行业。美国领袖奥巴马在国情咨文中提到这项新技能,并希望3D打印成为美国制造业重新焕发出活力的重要推动力。2010年初,世界首款3D打印汽车Urbee 在美国面世,它是一款混合动力汽车,绝大多数零部件来自3D打印,耗时2500小时。据这款车的制造者介绍,将量产这款轿车,并透露该车成本为5万美元。
  Urbee的造型很奇特,它惟有三个车轮。这种平扁的造型使其风阻系数达到了0.15,这在汽车工业设计中是个相当出色的数字,可在最大程度上避免空气阻力。而三轮车设计也是基于这一点的考虑。在动力方面,Urbee选取的是混合动力系统,两台电动机加一台发动机,发动机使用的是乙醇燃料,电池则能够通过Urbee顶部的太阳能面板充电。总之,一切都是为了最大程度节省燃料消耗。
  从国内情况看,一些跨国公司也在尝试将3D打印技能应用于汽车制造过程。通用汽车(中国)前瞻技能科研中心已将这一技能引入,帮助开发汽车模具。据介绍,以往研发一款新车,制造一个零部件,仅开模就需要两三周时间,如今利用3D打印技能,制作时间缩短到一两个小时。只管通用汽车目前尚未直接打印汽车,但这种前期的尝试,无疑可为未来的大规模应用积累经验。
  对我国汽车行业而言,3D打印技能或将引发一场革命,应该引起汽车企业的高度重视。
  零部件的优越性
  与传统制造业的“减材制造技能”相比,3D打印技能的魅力主要在于,3D打印技能可直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,具有制造成本低、研制周期短、生产效率高等明显优势。3D打印已成为引领未来全球制造业发展趋势的核心技能。
  与传统研发手段相比,3D打印技能生产汽车零部件可快速成形,在设计早期运用这技能验证产品装配可行性时,能准时发现产品设计差错,缩短开发周期,降低研发成本。它无需金属加工或任何模具,免去了模具开发、铸造、锻造等繁杂工序,省去试制环节中大量的人员、设备加入。
  据调查,目前国内零部件模具开发周期一般在45天以上,而3D打印技能能够在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下,快速实现零件的单件生产。根据零件的复杂程度,需1~7天,与传统铸造或锻造零部件相比,3D打印技能的效率绝对高。
  目前,3D打印设备所使用的原材料并不局限于树脂或工程塑料,金属材质同样能够进行3D打印,快速成形。这项技能在汽车零部件领域的应用显现了很大优势:一方面,能够直接制造复杂结构的金属零部件,免去了先开发模具、再制造零部件的工序;另一方面,保证汽车零部件对于精度和强度的需求。
  一旦3D打印技能大量使用,汽车生产中传统的制作模具的环节能够被替代,生产周期和成本有望大幅降落。对于一些小众需求,汽车企业也能够考虑。比如,消费者希望让自己新车门把手与众不同,如今这样的需求是不可能满足的,因为制作一个新把手就要开个新模具,其成本以数十万元计,如果可以利用3D打印,那么成本只增加了一点点。
  对汽车业的影响
  在美国,3D打印技能已经被广泛应用于尖端武器制造、航空航天等军事领域。在我国,3D打印技能被全面应用于歼-20隐形战斗机和歼-31第五代战斗机的研发中。
  为推动国内3D打印技能家当化,促进3D打印技能与传统制造技能的联合,中国3D打印技能家当联盟两年前在北京成立。中国3D技能家当联盟是全球首家3D打印联盟,为了拓展3D打印技能市场,该联盟打算在三年内,将中国打造成为全球最大的3D技能应用国家。汽车及其零部件制造家当,是3D打印技能的重点推广领域。
  虽然3D打印技能已成功地将传统复杂的生产工艺大略化,将材料领域的疑难问题程序化,拥有诸多优势,但就目前的发展来看,如何扩展3D打印技能的应用还存在一些问题。受技能装备、新型材料、设计软件、质量平安和公共环境等制约,目前仅适用于小批量、小尺寸、高精度、造型复杂的零部件和元器件的加工制造,还难以代替传统制造业大规模、大批量的加工制造优势。
  对于3D打印制作整辆轿车,一些专业人士也提出了不同的主见。“整辆车需要使用各种完全不同的材料,雨刷器的塑料就和中控台的塑料不同,而且还有大量的金属。如果要打印整台车,打印机就要应对所有材料,使之都能适应打印过程,并使这些材料实现其功能。”
  由于汽车零部件产品的单价远低于军工产品,成本较高和打印材料种类较少制约了3D打印技能在汽车零部件制造上的应用,从目前情况来看,3D打印技能取代传统铸造、锻造技能进行汽车零部件的规模化生产还不太现实。惟有将其个性化、复杂化、高难度的特点,与传统制造业的规模化、批量化、精细化相联合,与制造技能、信息技能、材料技能相联合,才能推动3D打印技能在汽车零部件家当的创新发展。
  敢做实践者
  今年全国“两会”上,科技发展、新能源以及由此引发的“第三次工业革命”议题,再次受到热议。全国人大代表、中国工程院院士黄伯云认为,“第三次工业革命”便是互联网技能和可再生能源的整合,在这场革命中,数字化、信息化、智能化、个性化的生产方式,正在取代传统的人工、机器。时下刚刚兴起的3D打印技能,集上述特征为一身,被称为“疯狂制造”。工信部高层已经表态将推动3D打印家当化,科技部对3D打印的相关战略规划正在研讨制定中。
  对于中国自主车企而言,提升技能前瞻能力,也应成为打造竞争力体系的一局部。3D打印技能之所以应该受到关注,因为这是科技发展的方向。
  目前,3D打印技能的应用在汽车领域还处在萌芽阶段,在一段时间内还不具备规模生产的经济性。但这项技能一旦在未来某个节点上得到突破,将大大提高制造的生产效率。这些技能由多种新技能聚集而成,如果不准时跟踪,晚一步怕是要步步晚,最后可能损失全部竞争力。
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