试论3D打印技术在汽车行业的应用

陈星

东风商用车有限公司技术中心 湖北省十堰市 442001

1 引言

随着社会的不断发展进步，科学技术水平的稳步提升，3D打印技术作为一枚新星，有了很大程度的发展。其应用范围比较广泛，在航空航天以及医疗设备乃至生产生活中，都有所涉及。但是，3D打印技术在汽车行业的发展相比于其他的领域呈现出的形式是比较缓慢的，只是处于一个初级起步的阶段。随着社会发展，对于汽车的需求也是日益增多。由于我们国家人口多，利润空间大，这就吸引了国内外很多企业的关注，所以导致了汽车企业的竞争力度也是越来越大。要想在激烈的竞争中赢得一席之地，这就要求在汽车的技术和外观设计以及成本控制等方面进行一个技术的领先，这就需要对3D打印技术进行引进，其独特的技术优势可以有利于汽车的生产以及汽车的零部件的维护工作的开展。

2 什么是3D打印技术

3D打印技术又叫做增材制造，其具有高速成型的特点，通过数字化对不规则或者是规则的三维固体物品进行处理，然后使之可以快速实现形状的出现的一个过程。3D打印的本质就是通过借助计算机作为一个辅助型软件，然后对一些特定的加工模样进行数字化的切片处理，把实体模型变成一个数字化的模型，根据相关的模型图片的尺寸进行粘贴粘合处理。通过3D打印机可以把不同形态的金属粉或者一些具有很高可塑性质的材料进行分层次的加工处置、然后对其进行覆盖叠加处理，可以对这些薄型的层面进行逐层的渗透融合，进而变成一个真实存在而又立体化的固态形的物体[1]。进行完整的打印工作后，还要做好后续的处理工作，要对打造出来的3D模型进行细节部分的处理，比如要进行抽离、固态化、打磨、维护修理等工作。相比于传统的手工艺，这个技术可以对工程的周期进行有力的缩短，对于生产过程中的松散的粉末可以作为一个原材料进行下次打印，可以实现资源的最大化利用，有利于成本的节约。

对于一些结构复杂的物品，可以用很少的成本来实现制造，如果采用传统的方式方法，当物品的结构变得复杂，那么这个过程所用的成本也会增加。3D打印技术对于机械设备和模具的要求不高，可以更好的满足客户个性化的需求，有利于对产品进行更新升级[2]。3D打印的工序步骤比较简单，并不需要很复杂化的处理，这样对于产品的生产周期就比较短，生产的种类也比较丰富。传统的机械设备会受到多种多样的因素的限制，而导致产品的种类受到很大程度的限制，而3D打印并不需要依赖机械设备，就可以轻松的实现设计师和客户之前的沟通交流进而实现个性化处理[3]。传统的打印技术对造成对资源和原材料的浪费，而3D打印可以实现对资源的重复利用，可以发挥出资源的最大利用价值，更加经济环保。

3 3D打印技术在中国的汽车行业中的具体应用

在2010年美国发布了全球第一款全3D打印的汽车，其能源提供主要是依靠电池和汽油而成的一个三轮混合动力汽车。打印好整个车体的零件一共花费了2500个小时，然后工人对各零部件进行拼装，生产速度极快，在这个生产过程中并没有用到模具和机械设备。如果想要对车的模型进行更换，那么仅仅需要对相关的3D模型进行更改，改变相关的参数，就可以得到新的车型。

汽车的零部件的开发工作比较繁重，任务量大，传统的那种开发速度并不能够满足于现代社会的发展需求。3D打印可以缩短整个开发周期的百分之四十，可以节约百分之二十左右的成本，慢慢的随着技术的不断发展，零部件的结构组成也是慢慢变得复杂化，这就加大了磨具开发的工作难度，而3D打印技术则不用惧怕这个问题。就目前的发展情况来看，国内的很多企业在生产气缸和变速器齿轮等构件的时候都是采用3D打印技术。

3D打印金属对于汽车的维修工作也带来了很大的方便，有利于对零部件的存储。对于那些很急缺而又没有库存的零部件来说，如果采用传统的开发方式，那么就会导致对模具的浪费，还会加大整个生产过程的成本，而且需要花费的时间也比较长，这时候就可以借助3D打印技术对那些很急而又缺少库存的软件进行一个打印处理，可以延长整个结构的使用周期和使用质量。针对那些体型庞大而又不方便移动的野外作业设备机械发生故障的时候，可以通过随身携带的3D打印机进行现场的检查和修护工作，这个过程实行起来与传统的方式进行比较可以更加方便而又简单[4]。除此之外，对于汽车维修的过程中，会经常性的使用到一些比较特殊的工具或者一些设备，由于对这些设备或者工具的需求量不高，市面上很难有样品，所以会增加购买的难度系数，甚至出现购买不成功的情况，而这个时候3D打印技术就可以完全不受这些因素的影响，更加有效的解决这些问题。

4 3D打印技术在汽车行业的发展趋势的深入探究

随着社会的不断发展，科学技术的不断提高，3D打印技术也会日益完善，随之该技术的普及力度会越来越大，覆盖范围也会越来越广，这样也为汽车行业的发展增添了新的活力，注入了新鲜的血液和动力。汽车行业的发展未来会向着品牌化和设计个性化方向发展，我们从工业设计的角度来看待这个问题，可以把3D打印技术和汽车的外形结构以及内部的装修设计进行相互的结合渗透，通过采用合理的思路，在此基础上对方法形式和思想进行更新升级，通过使用多元化的美学设计可以把设计师的设计理念和思想进行生动形象的表露，可以发挥出其应有的价值，而且在设计模式上也打破了传统的汽车仿形设计。在汽车的整个生产过程中，对于零部件这个生产环节来说，材料的应用是3D打印技术在汽车行业中进行可持续发展和稳定发展的核心关键部分。根据目前的市场发展情况来看，3D打印技术不可能在短时间实现对传统汽车生产方式的覆盖，导致这个情况出现的原因就是由于3D打印技术自身所具有的局限性。通过全球3D打印报告在汽车行业的应用情况来看，在2017年每年都依靠百分之二十八的速度进行递增，这就进一步促进了每个汽车企业都在加大对于该技术的研发，更加注重该技术和传统的汽车生产模式的相互渗透和结合发展，也会越来越适应社会对未来工业生产活动的新要求，追随社会发展的脚步，不被社会所抛弃[5]。随着人工智能技术的快速发展，以后制造业也会普及人工智能技术，这也就导致制造在朝着智能化的方向发展进步，而3D打印技术也会得到进一步的更新优化，可以取得更好的发展层次，必将能够取代掉传统的汽车生产模式。

总结：本文通过对3D打印技术在汽车行业中的具体应用进行了探究，并且对其今后的发展情况做了进一步的预测。针对中国的自主汽车品牌来说，只有在技术方面进行提升，通过引进新型的3D打印技术才能促进整体的技术进步，才能使得汽车行业得到大力的发展，这也是汽车行业以后的发展方向，为了对自主品牌的发展起到一个创新的作用，这就需要依靠其作为一个桥梁，其也关乎到了整个汽车行业的结构布局。根据目前的市场发展形势来看，3D打印技术在汽车行业中的应用还是处于一个初期的发展状态，并没有在实际的生产生活中得到大规模的投放生产，所以，这个技术仍然需要进行专项的突破，只有这样才能够提高在生产活动中的速度，才能提高制造业的水平，其也直接握着汽车企业的命脉，能否在市场中取得一席之地，关键就在于技术的领先程度。