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变革尚且远矣!理性看待汽车3D打印技术

时间:2019-01-25 22:53 来源:未知 作者:中国3D打印机网 阅读:

[汽车之家 行业]  有这样一个名词,它时常被冠以“颠覆”、“变革”的光环;有这样一项技术,虽然已问世二十多年但却在近年才渗透到汽车、医疗、消费品等各个领域,它就是3D打印

    几年前,英国《经济学人》杂志曾将3D打印标榜为“第三次工业革命”的标志。而因其能够将数字世界与现实生产结合得更为紧密,因此近年来得以在汽车行业广泛应用。但是,随着汽车科技化日益纵深,在汽车制造转型升级的当下,3D打印是否真的是催动变革的关键呢?



60秒速读全文:
1、通俗地来说,3D打印就是通过电脑建模,用机器将打印材料以极薄的厚度通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
2、包括奔驰、本田、福特、大众以及中国汽车品牌吉利等众多车企都围绕3D打印展开了积极探索。车企之所以如此积极拥抱3D打印技术,主要是因为该技术一定程度上具有降低成本、缩短周期、个性化定制、轻量化等优势。
3、3D打印适合小批量、定制化生产,但就汽车制造业而言,其并非具有天然优势。
4、因无法取代大规模标准化生产,目前3D打印仅是传统制造的补充和创新,还谈不上是对传统制造模式的革命。

● 何为3D打印?

其实,3D打印算不上是一项全新的事物。早在上个世纪90年代3D打印就已经问世,与普通打印机原理类似,只不过3D打印机的“墨水”是金属、陶瓷、塑料等材料。通俗地来说,3D打印就是通过电脑建模,用机器将打印材料以极薄的厚度通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印的优势在于,拥有更快的成型速度、更低的制造成本和更高的精度。利用3D打印技术,可以在数小时或数天内制作出概念模型。另外,由于其层层堆叠的特性,生产形状复杂、尺寸微细、难于制造的零件也是它的强项。并且,通过选材和结构优化,3D打印产品轻量化的优势更加突出,也因此被广泛应用于航空领域。



『3D打印智能巴士Olli』

那么这些特性对于汽车而言又意味着什么呢?汽车零部件的开发往往需要经过长时间的研发、开模、测试等多轮环节。而3D打印首先就减少了复杂零部件开发中的开模环节,极大地降低了汽车制造成本、缩短了研发周期。即便出现错误,也能随时修改设计文件,而不必推倒重来。

此外,在个性化时代,3D打印也为人们定制自己喜欢的汽车零部件提供了可行性,而其轻量化的属性更是契合电动车。可以说,3D打印促进了汽车生产制造的创新能力。

● 3D打印在汽车行业方兴未艾

以Strati和Urbee为代表的3D打印汽车最先获得了公众广泛的关注,但这类产品更大程度上倾向于展示,并不是所有部件100%的3D打印。

其实,宝马很早就将3D打印零部件纳入概念车研发体系之中,过去10年宝马利用3D打印技术生产了100万个零部件。甚至宝马还投资了Carbon、Desktop Metal等3D打印技术公司。



宝马i8(参数|询价)』

2018年5月,正当宝马宣布将投资1000余万欧元(约合人民币7713.8万元)在德国建立全新的增材制造(3D打印)研发和生产中心时,通用汽车也几乎在同时宣布与3D软件专家Autodesk合作,为新车打造3D打印部件。通用希望到2023年将20种新型替代能源车添加到其产品系列中,并通过3D打印实现数千甚至数万个零部件的大规模生产。

但其实,包括奔驰、本田、福特、大众以及中国汽车品牌吉利等众多车企都围绕3D打印展开了积极探索。据称,大众汽车的工厂中已经拥有数十台3D打印机,用于生产结构复杂的零部件或原型。

其实,车企之所以如此积极拥抱3D打印技术,还是离不开该技术所带来的降低成本、缩短周期、个性化定制、轻量化等几大优势。例如,宝马全新的MINI Yours个性化定制产品系列,像侧舷窗和内饰饰条都能由客户个性化设计并通过3D打印生产出来。通用所展示的一款3D打印不锈钢座椅重量比常规的轻了40%,强度提升20%,并且仅需1个部件,而在过去则需要来自多个供应商的8个零部件组成。



另外,根据《全球3D打印汽车市场分析与发展趋势——2025年行业预测》,到2025年3D打印设备的应用将增长10%,其中大部分设备将被用于轿车、卡车零部件的制造。知名的市场咨询机构Frost&Sullivan所发布的一项调查中显示,2025年汽车3D打印的市场规模有望达到43亿美元(约合人民币291.8亿元)。

因此,3D打印技术本身的优势以及未来的商业前景给汽车业带来了广阔的想象空间。

● 3D打印在汽车业依然存在桎梏

虽然3D打印正在逐步走向消费市场,但航空和军工业还是其集中应用领域。而无论是航空还是军工都是小批量、定制化的生产模式,这也恰恰符合3D打印技术适合小批量、个性化、轻量化生产的特性。

但就汽车制造业而言,客观上来说,3D打印应用在汽车领域并非是其天生的强项。

在汽车领域,限制3D打印大规模应用的原因之一是成本。通过传统开模生产零部件的方式能够实现“规模降本”。虽然开模成本很高,小批量生产时每个零部件分摊到的成本也比较高,但大批量生产时其降本优势就体现了出来。3D打印则不存在规模降本的效应,反而是越小批量越经济,而对于汽车这样年产动辄几十万辆规模的产品而言,3D打印并没有成本优势。


『劳斯莱斯幻影』

北京紫晶立方科技有限公司联合创始人张抗抗认为,“就现阶段而言,3D打印的制造成本还是非常高的,目前3D打印在汽车业主要应用在对成本敏感度低的、小批量生产的高端豪华车上。”以宝马集团为例,旗下全新劳斯莱斯幻影中已经使用了超过10000个3D打印的零部件。

据张抗抗介绍,主机厂在应用3D打印技术时其实是“踩”住了降本的临界点,“以宝马和惠普所达成的3D打印合作为例,当年产量低于某一数值时,就采用3D打印技术,而年产量突破这一数值时就会采用传统制造模式。”

除成本因素外,还有一个问题也值得关注。在汽车长达十数年的生命周期中,需要应对各种复杂的驾驶场景,包括颠簸、碰撞等等。有些3D打印的零部件在强度和耐久度等方面还不到车规级的要求,尤其是底盘这类的关键零部件还是需要依靠传统制造工艺。



『3D打印汽车Strati』

并且,尽管众多车企对3D打印展开了积极布局,但是真正落实到应用层面的还比较少。国内模型设计制作公司,上海霖立实业发展有限公司总经理郭志赋表示,“目前,汽车主机厂基本还是将3D打印技术用于研发测试阶段,甚至国内很多大的车厂对3D打印还很陌生。在我们考察车企的过程中,一个很大的主机厂的高级工程师竟然还不知道3D打印能干啥。”

● 催动汽车制造变革?“力道”仍不足

《经济学人》曾将3D打印技术推到了舆论的顶点。尤其是近年,随着3D打印汽车的亮相,以及奔驰、宝马等知名车企拥抱3D打印的动作日益加速。似乎,3D打印来势凶猛。

但集众多优点于一身的3D打印技术是否真能够实现“汽车越来越便宜”、“想要什么样就什么样”、“买车分分钟的事”这样的美好愿景呢?尤其是在强调个性化体验的智能汽车时代,3D打印又能否引领一场汽车制造的革命呢?

从3D打印技术的优势可以看出,它在生产周期、成本和个性化方面取得了一个新的平衡,更大程度上的释放了想象力,可以说是制造思想的重大变革。然而,在工业制造领域,传统制造模式大批量、低成本的优势是3D打印所不具备的。这也就决定了3D打印是对传统制造的补充和创新,还到不了“汽车制造模式变革”的高度,因为现阶段它无法取代大规模标准化生产。



『3D打印水泵叶轮』

在张抗抗看来,虽然3D打印看起来向汽车领域渗透得越来越快,但其实离大规模量产还有很大的差距。现在来看,3D打印在整个制造业中的占比还仅有万分之一。3D打印只能说是改进了制造工艺,提高了某些环节的效率,但现阶段来看谈不上“革命”。

郭志赋对此也有类似的看法,他认为3D打印不会成为“工业4.0”或者是“中国制造2025”的主导,更谈不上引领产业变革。最大的可能是使几个特定的产业有了较大的变化,同时渗透进各行各业,为原来的产业添砖加瓦,“未来一定是‘某行业+3D打印’,而不是‘3D打印+某行业’。”

全文总结:3D打印并不是一项完全新的技术,它虽能优化传统制造工艺,但还取代不了传统制造。我们对于这类事物应保持理性的态度、冷静的思考,毕竟汽车行业已经太过浮躁。(文/汽车之家 鲍彬斌)


(责任编辑:中国3D打印机网)

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