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3D打印離汽車制造還有多遠?工藝變革與設(shè)計變革結(jié)合才能創(chuàng)造價值

魔猴君  行業(yè)資訊   2118天前

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在媒體的推波助瀾下,3D 打印以高科技產(chǎn)業(yè)的形象出現(xiàn)在公眾面前,在 2013 年后的媒介影響力達到了頂峰。而實際上,3D 打印在本質(zhì)上仍是制造技術(shù)的一種。近幾年發(fā)展速度很快,但產(chǎn)業(yè)規(guī)模仍然不到整個制造業(yè)的一個零頭。汽車制造,在制造業(yè)中可謂是規(guī)模最大、綜合要求最高。若 3D 打印有朝一日在汽車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,那我們就可以說 3D 打印真的站穩(wěn)腳跟了。那么,3D 打印離汽車制造還有多遠呢? 

盤點 3D 打印的汽車應(yīng)用

 一、快速原型

 3D 打印最早的時候,叫做快速原型(Rapid Prototyping)技術(shù)。原因在于:那時候它唯一的用途就是做快速原型,也就是設(shè)計驗證、裝配證明、功能驗證等。近年來,3D 打印進入汽車行業(yè),最自然而然的方式就是快速原型。對汽車企業(yè)來說,用 3D 打印做快速原型,不一定更便宜,但一定會節(jié)約時間。對于車型研發(fā)來說,時間就是金錢。

3D 打印儀表盤殼體 圖片來源: 武漢薩普

3D 打印 + 后續(xù)工藝 電子電器系統(tǒng)殼體

金屬 3D 打?。嚎梢赃M行功能驗證

總體來說,3D 打印以快速原型的角色進入汽車行業(yè),是相對較為深入的。但是,這些應(yīng)用總體來說是替代性的,而非是革新性的。3D 打印的野心不止于此。 

二、個性化訂制

3D 打印可以個性化訂制,為每個消費者提供獨一無二的汽車。然而,這同時會增加額外的成本,消費者是否愿意為這部分成本買單呢?

3D打印離汽車制造還有多遠?工藝變革與設(shè)計變革結(jié)合才能創(chuàng)造價值

寶馬 Mini Cooper 的一個成功案例給出了答案: 寶馬 Mini Cooper 的 3D 打印訂制

首先通過寶馬 Mini Cooper 的訂購系統(tǒng),可以設(shè)計自己喜歡的文字、圖案。

下單之后,會收到制作好的部件。不需要專門的技師,自己就可以安裝。

不得不說,把自己喜歡的名字、圖片刻在自己的愛車上,這種“官方改裝”服務(wù)還是挺令人動心的。價格也不貴,才 149 歐元(總共 4 個部件,3D 打印是其中兩個)。 相對于快速原型,寶馬 Mini Cooper 使用 3D 打印創(chuàng)造了新的價值,更有啟發(fā)性。

 三、老爺車 / 事故車改裝與修復(fù) 這個邏輯很通順,停產(chǎn)的老爺車如果壞了,修理起來是一件麻煩的事情,這時候就需要 3D 打印。事故的拍賣車,部分部件也很難找,可能就需要 3D 打印派上用場。不同的是,事故拍賣車的修復(fù),對成本更敏感——若修復(fù)成本比汽車殘值還高,我何必修復(fù)呢? 這部分應(yīng)用的資料我目前掌握得較少,以后找到了再補上。

四、直接打印汽車? 美國的 Local Motors 公司宣稱,直接 3D 打印汽車。這是一個宏大的口號,然而尚未對汽車業(yè)產(chǎn)生實質(zhì)的影響:說到底,也只是打印一個外殼而已。據(jù)說使用了碳纖維 3D 打印,實際上是纖維增強型塑料打印,具體性能、是否能過汽車法規(guī),是個問號。

Local Motor 3D 打印汽車
中國 XEV 也是要 3D 打印汽車,很明顯在商業(yè)模式上要比 Local Motors 想得更清楚一些,并且在設(shè)計上更能發(fā)揮出 3D 打印的優(yōu)勢。當(dāng)然,要想落實到應(yīng)用,這仍然不是一件容易的事情。 

XEV 的 3D 打印汽車

突破汽車關(guān)鍵應(yīng)用的關(guān)鍵點

如果要突破汽車的兩個關(guān)鍵應(yīng)用,逃不過兩個關(guān)鍵詞:量產(chǎn)與輕量化。 第一點很好理解,如果汽車的上千個部件中,沒有任何一個是 3D 打印的,那怎么好意思說 3D 打印突破了汽車行業(yè)呢?反過來,如果有任何一個不太小的部件使用了 3D 打印來制造,這一個部件的產(chǎn)值可能就超過了目前 3D 打印整個行業(yè)。 然而,想找到這個量產(chǎn)應(yīng)用的點,何其困難? 3D 打印成本高,而汽車行業(yè)對成本極其敏感。 為何 3D 打印率先在飛機制造上率先使用?就在一汽車制造對成本不太敏感。 3D 建造速度慢,而汽車行業(yè)對產(chǎn)能要求高。 中國每年要制造 3000 萬輛汽車,而空客每年才制造不到 1000 架飛機。 除非,3D 打印能創(chuàng)造獨特的價值。

有人逐個考查過上的汽車每個部件,得到的結(jié)論是:目前車上的所有部件,3D 打印都比不過傳統(tǒng)制造工藝。這個結(jié)論是對的,但有一個誤區(qū)。那就是,設(shè)計與工藝是密不可分的,車上所有的部件都是依據(jù)傳統(tǒng)制造工藝設(shè)計的,3D 打印能比得過那就奇了怪了!如果想找到 3D 打印有優(yōu)勢的部件,必需要把設(shè)計與工藝結(jié)合起來! 為了方便理解,在此舉個例子:

3D打印離汽車制造還有多遠?工藝變革與設(shè)計變革結(jié)合才能創(chuàng)造價值

波動頓動力機器人后空翻

大家還記得這個靈活的機器人嗎? 這是由 Boston Dynamics 開發(fā)的。可以理解的是,要實現(xiàn)這樣的壯舉,不僅需要牛逼的控制算法,機器人本身的輕量化也非常重要。那些輕功不錯的武俠人士,一般都不是胖子,不是嗎? 波士頓副總裁亞倫桑德斯指出,輕量化的秘密,就在于 3D 打印。3D 打印出的鋼、鋁,并不會比沖壓、鑄造出來的比重更低,要想實現(xiàn)輕量化,必需在設(shè)計上下功夫。

讓我們看看 3D 打印讓機器人的腿,得到了什么樣的進化: 拓撲優(yōu)化與晶格結(jié)構(gòu): 右腿的“骨骼”有一個明顯的中空部分,這就是通過拓撲優(yōu)化來實現(xiàn)輕量化;“骨骼”部分采用晶格結(jié)構(gòu),可以進一步實現(xiàn)輕量化。這些工作,用鑄造或機加工,都很難實現(xiàn)。內(nèi)部流道:左腿的液壓管是暴露在外部的,而右腿中,則直接集成到了“骨骼”內(nèi)部,不僅更加可靠,還節(jié)約了固定液壓管的重量與體積。

從波士頓機器腿部的進化,我們可以看出:工藝變革必需與設(shè)計變革結(jié)合起來,才有可能創(chuàng)造價值。回到汽車行業(yè),燃油汽車的輕量化可以減少油耗與污染,而電動汽車的輕量化更為重要——可以緩解續(xù)航問題。盡管存在潛在的需求,但將 3D 打印應(yīng)用到汽車行業(yè)還是困難重重。除了 3D 打印技術(shù)本身需要在成本、速度上進一步提高之外,設(shè)計人才、設(shè)計軟件的進化也刻不容緩。設(shè)計軟件:傳統(tǒng)的 CAD 軟件,大多是針對傳統(tǒng)制造方式設(shè)計的,像拓撲優(yōu)化、晶格結(jié)構(gòu)這種功能還比較難用,或根本沒用。設(shè)計人才:幾十年以來,無論是工業(yè)設(shè)計還是結(jié)構(gòu)設(shè)計,都是依據(jù)傳統(tǒng)工藝發(fā)展出的設(shè)計理念。在傳統(tǒng)理念中,3D 打印的拓撲結(jié)構(gòu)與晶格結(jié)構(gòu)無異于“大逆不道”—— 根本加工不出來的結(jié)構(gòu),設(shè)計出來有什么意義呢? 所以說,這不僅僅是 3D 打印一個行業(yè)的事業(yè),而是需要多個領(lǐng)域跨界融合,才能推動得快一些。

來源:中國3D打印網(wǎng)

文章來源:(知乎)
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