劉冠辰
摘要:本文從3D打印技術(shù)的角度出發(fā),闡述了其對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)宏觀發(fā)展的前景展望,首先介紹了3D打印技術(shù)的原理與發(fā)展現(xiàn)狀及汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)的概念,然后從四個(gè)方面介紹了3D打印技術(shù)對(duì)汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)的積極影響,從而得出結(jié)論,論證了3D打印技術(shù)在未來汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)中會(huì)帶來重要的改進(jìn)與變革。
關(guān)鍵詞:3D打?。黄嚬I(yè);前景
1 3D打印技術(shù)概述
1.1 3D打印技術(shù)原理
3D打印即快速成型技術(shù)的一種,1983年,查克·赫爾發(fā)明了SLA3D打印技術(shù),并將它稱作立體平版印刷,3D打印技術(shù)也由此正式誕生。它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù),3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。
3D打印機(jī)又稱三維打印機(jī),最早由美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)于1993年開發(fā),是一種累積制造技術(shù),即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器,它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體?,F(xiàn)階段三維打印機(jī)被用來制造各式各樣的工業(yè)產(chǎn)品。3D打印機(jī)的原理是把數(shù)據(jù)模型和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中,機(jī)器會(huì)按照程序沿著X、Y、z軸把產(chǎn)品一層層造出來。3D打印機(jī)堆疊薄層的形式多種多樣。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料,堆疊薄層的形式有多種多樣,可用于打印的介質(zhì)種類很多,從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機(jī)還能結(jié)合不同材質(zhì),使打印出來的產(chǎn)品呈現(xiàn)多樣化,現(xiàn)在市面上主流的三種3D打印技術(shù)原理分別是;①絲狀材料選擇性熔覆工藝②光敏樹脂選擇性熔覆工藝③粉末材料選擇性熔覆工藝。
1.2 3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
現(xiàn)今3D打印技術(shù)可以應(yīng)用在很多專業(yè)領(lǐng)域,例:食品加工、軍事、航天、醫(yī)學(xué)、建筑、汽車、電子等,在各個(gè)行業(yè)表現(xiàn)均很出色。2014年9月15日,世界第一臺(tái)3D打印車由美國(guó)LocalMotors公司設(shè)計(jì)并制造,名叫“Strati”,整個(gè)車身上靠3D打印出的部件總數(shù)為40個(gè),汽車動(dòng)力是電能源,最高時(shí)速約64公里,車內(nèi)電池可供行駛190至240公里,并且車身造型設(shè)計(jì)方面,十分時(shí)尚酷炫。2015年7月,美國(guó)舊金山的DivergentMicro-factories(DM)公司又推出了世界上首款3D打印的超級(jí)跑車名叫“刀鋒”。
3D打印逐漸走向民用化普及的趨勢(shì),個(gè)人使用3D打印機(jī)的速度已突破了送絲速度300mm每秒的極限,已達(dá)到350mm每秒,體積也朝著輕量級(jí)發(fā)展。世上最小的3D打印機(jī)來自維也納技術(shù)大學(xué),這款迷你3D打印機(jī)只有大裝牛奶盒大小,重量約1.5公斤。
目前3D打印技術(shù)只是處于一個(gè)顛覆性征程起點(diǎn),處于運(yùn)用3D打印技術(shù)自由創(chuàng)造新形狀這一階段的末端,之后可以利用3D打印機(jī)創(chuàng)造新材料,進(jìn)而幫助人們創(chuàng)造新系統(tǒng),并利用機(jī)器人打印機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自我繁衍。
2 汽車工業(yè)概述
汽車工業(yè)發(fā)源于歐洲,最初出現(xiàn)的是蒸汽機(jī)汽車,到19世紀(jì)末葉,第二次工業(yè)革命,才出現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)汽車,但現(xiàn)代汽車工業(yè)的形成,則是由美國(guó)主導(dǎo)的。中國(guó),1956年第一汽車制造廠成批生產(chǎn)解放牌載重汽車,打開了中國(guó)汽車工業(yè)的大門,多年來中國(guó)的汽車工業(yè)有了很大發(fā)展,相繼建立了不少主機(jī)廠、改裝廠以及零配件廠現(xiàn)在已經(jīng)能生產(chǎn)載重汽車、越野汽車、自卸汽車、牽引車、大客車、小轎車等各種類型的汽車。
汽車工業(yè)是一個(gè)國(guó)家最重要的經(jīng)濟(jì)支柱之一,它是生產(chǎn)各種汽車主機(jī)及部分零配件或進(jìn)行裝配的工業(yè)部門,主要包括生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和車體等主要部件,并組裝成車的主機(jī)廠和專門從事各種零、部件的配件廠。汽車工業(yè)的發(fā)展是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的體現(xiàn),也是國(guó)家產(chǎn)值和銷售收入的重要來源,汽車工業(yè)的發(fā)展必然會(huì)推動(dòng)許多相關(guān)工業(yè)部門的發(fā)展,它是綜合性的產(chǎn)業(yè),同時(shí)也是高度技術(shù)密集型工業(yè)它要運(yùn)用到許多科學(xué)領(lǐng)域里面的新材料、新設(shè)備、新工藝和新技術(shù)。
同時(shí)汽車工業(yè)面臨著一些巨大的問題,那就是企業(yè)成本和企業(yè)生產(chǎn)效率的問題,嚴(yán)重影響收益,所以近年來,汽車國(guó)產(chǎn)化越來越重要,從開始的引進(jìn)外資為汽車工業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)到現(xiàn)在的汽車國(guó)產(chǎn)化率穩(wěn)固提高,從而帶動(dòng)汽車零部件工業(yè)和其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,但這一進(jìn)程不能太急功近利,汽車國(guó)產(chǎn)化率過高,會(huì)影響汽車的產(chǎn)品質(zhì)量,畢竟技術(shù)不是一天形成的是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。
3 3D打印技術(shù)對(duì)汽車工業(yè)的影響
3.1 設(shè)計(jì)輕量化
汽車在起初的設(shè)計(jì)階段是一段漫長(zhǎng)且艱辛的過程,大量的設(shè)計(jì)工作沒有適當(dāng)?shù)谋憩F(xiàn)手法進(jìn)行表達(dá),不僅讓設(shè)計(jì)師與工程師苦惱,還使整個(gè)汽車生產(chǎn)過程時(shí)間延長(zhǎng)了,此時(shí)就可以將3D打印技術(shù)應(yīng)用到其中去,它可以進(jìn)行小型化打印,摒棄了以往的傳統(tǒng)制作模型的方式,將設(shè)計(jì)師的想法展現(xiàn)的淋漓盡致,汽車的缺點(diǎn)與不足也十分明顯,大大的縮短了修改汽車設(shè)計(jì)的時(shí)間,整個(gè)設(shè)計(jì)的過程輕松愉快,同時(shí)也大幅度減輕了工程師的工作量。
3.2 成本降低化
汽車制造成本居高不下是我國(guó)目前面臨的關(guān)鍵問題之一,在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中,控制成本是汽車制造商亙古不變的話題,影響汽車產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力的同時(shí),也降低了汽車產(chǎn)品的利潤(rùn)空間,從而影響整個(gè)公司的贏利能力,以往設(shè)計(jì)一輛汽車包括生產(chǎn)汽車零部件成本降低的方法大部分是在材質(zhì)方面做出讓步,這種方法對(duì)于成本降低化并不是最理想的選擇,反而3D打印技術(shù),可以大批量化進(jìn)行工業(yè)作業(yè),雖然現(xiàn)在的3D打印技術(shù)并不能打印剛強(qiáng)度的零部件,但技術(shù)在不斷地發(fā)展與完善,在不遠(yuǎn)的將來3D打印技術(shù)一定能將汽車工業(yè)成本降低化這一理念得以實(shí)現(xiàn)的。
3.3 效率提高化
有了前兩者的鋪墊,效率自然會(huì)隨之降低很多,大大減輕了人工耗時(shí),與企業(yè)生產(chǎn)成本,在原有的高效率基礎(chǔ)之上,更加迅速,或許現(xiàn)在的3D打印技術(shù)還不能支持批量化作業(yè),但是第三次工業(yè)革命不久即將掀起全球范圍的創(chuàng)新浪潮,劃開現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界障礙,使技術(shù)與藝術(shù)零隔閡。
3.4 模型精準(zhǔn)化
以往的汽車設(shè)計(jì)模型制作,工藝繁復(fù),并且耗時(shí)耗力,需要用到很多人去測(cè)量尺寸,不能有大的偏差,否則會(huì)影響整個(gè)汽車的美觀與設(shè)計(jì)理念,如果此時(shí)利用了3D打印技術(shù)快速成型的特點(diǎn),對(duì)于整個(gè)汽車工業(yè)都是飛躍性的進(jìn)展,通過計(jì)算機(jī)制作出來的模型,精準(zhǔn)程度絕對(duì)超出人們的想象。
4 結(jié)論
3D打印技術(shù)作為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)之一,必將顛覆汽車工業(yè)的傳統(tǒng)模式,能夠做到設(shè)計(jì)輕量化,成本降低化,效率提高化,模型精準(zhǔn)化這四個(gè)核心關(guān)鍵,在未來汽車工業(yè)中呈現(xiàn)出一種新的生產(chǎn)模式,同時(shí),3D打印技術(shù)不但能節(jié)約材料與能源,還可重復(fù)利用做到汽車產(chǎn)業(yè)的綠色環(huán)保,總之,3D打印技術(shù)在未來汽車工業(yè)中的前景勢(shì)必會(huì)日高日上。