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3D打印產業發展趨勢

2019-09-09

三維打印技術在汽車零部件領域的應用越來越廣泛,這是一個大趨勢。有人說,這將是汽車工業的一個重大突破,很可能會顛覆傳統的四項工藝。如今,理想似乎一點一點地照耀著現實。隨著"工業4.0概念"的不斷發展,3D打印作為革命技術支持的核心之一,近年來又被推向了市場的前沿,並被用於許多行業。汽車及零部件製造業是製造業的驕傲,是3D打印技術推廣的重點領域。然而,汽車輕量化是一種長期趨勢,傳統汽車、汽車輕量化是節能降耗的必由之路。

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目前,3D打印技術有七種基本類型:材料熔融擠出FDM、粘合劑注入3DP、材料微滴注入、粉末平熔、直接能量沉積透鏡、薄疊加LOM、光敏樹脂平SLA。其中,FDM 、鋪粉熔煉、 SLA 等已在汽車工業的製造中得到應用,不僅汽車零部件,很多企業也開始嚐試印刷“整車”。

3D打印的優勢

與傳統數控加工和製造業中的其他“減材製造技術”相比,3D打印技術的魅力在於它能直接從計算機圖形數據中生成任意形狀的零件。避免了複雜結構金屬件開模環節的發展,縮短了新產品的開發周期,節省了更多的人力和財力資源。具有製造成本低、開發周期短、生產效率高的明顯優勢。此外,利用三維打印技術在早期設計中驗證產品裝配的可行性時,可以及時發現產品設計誤差、複雜零件或原型原理的可行性。

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生產形狀複雜、尺寸精細、製造難度大的零件也是3D打印技術的一個亮點。基於其原理,3D打印技術在大規模生產中並不快速、昂貴,但是這種技術積累了來自劃痕的材料,不受傳統加工方法的限製,並且可以生產幾乎任意形狀的產品。例如,具有複雜但非常精確的孔的零件,或製造中空的細臂,使用3D打印技術比傳統的處理技術更快更容易。最重要的是,3D打印技術使零件的製造不再局限於加工過程,而更多地依賴於理念,越是怪異,越是傳統的加工工藝無法加工零件,就越有機會使用三維打印技術。在這個過程中,與傳統技術相比,成本節約也是3D打印對用戶最大的吸引力。

現階段的應用

與傳統的汽車製造業相比,三維印刷的生產能力低,大規模生產難度大。另外,由於安全因素的影響,原材料的質量和成本難以平衡,導致自行車生產成本較高,製約了3D汽車在現階段的商業化。

在這一階段,3D 打印的應用可能更適合於設計領域和汽車研發階段,以及單件的小批量生產,如整車的油泥模型、車身、底盤、同步器等零部件的開發,以及橡膠和塑料零件的單件生產。

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在設計領域,由於三維打印的快速成型特性,汽車製造商可以應用於汽車形狀設計的研究和開發。與傳統的油泥模型手工生產相比,3D打印可以更準確地將3D設計圖紙轉化為實物,時間更短,提高了汽車設計水平的生產效率。目前,許多汽車製造商已經開始在設計中使用3D打印技術,如梅賽德斯-奔馳設計中心。

在零部件領域,3D打印技術也能快速生產出複雜的產品。在傳統汽車製造領域,汽車零部件的開發往往需要長期的研發、測試。從R&D到測試,還需要製作零件和模具,不僅花費了很長時間,而且還具有較高的成本。當出現問題時,糾正零件需要同樣長的時間。然而,3D打印技術可以快速地製造複雜的部件,當在測試中存在問題時,可以再次測試3D文件重印。可以說,3D打印技術將使未來零件的開發更便宜、更高效。

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3D打印與CNC的結合

雖然3D打印技術已成功地簡化了傳統和複雜的生產工藝,但在材料領域中存在的難題已被編程,但在當前的開發中如何擴展3D打印技術的應用存在一些問題。它還受到技術設備、新材料、設計軟件、質量安全和公共環境的限製和影響。

此外,3D打印並不能完全取代傳統的數控加工,兩者都有其自身的優勢。數控加工精度高於3D打印,三維打印所能製造的零件的複雜程度遠高於數控加工。3D打印是對傳統處理方法的重要補充。它的主要功能不是替換,而是補充。因此,3D打印和CNC的結合是一種很好的形式。

未來,隻有將三維打印技術的個性化、複雜化和高難度與傳統製造業的大規模、批量、精細化相結合,技術、信息技術和材料技術才能與製造技術、信息技術和材料技術相結合,才能促進汽車製造業三維打印技術的不斷創新和發展。

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