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

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。

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？

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。

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。

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：

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)