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2015/9/11
宗贵升:快速成型在汽车行业的应用

  近年来,3D打印发展迅猛,其正以年均约30%的速度在增长。相较技术与业务的增长,媒体的关注度大幅提升,甚至有些过热。但事实上3D打印并不是神器,仍有很多需要改进之处;同时3D打印更不是泡沫,应该引起各方面的关注。

  传统制造(减材制造)中,工件构造越复杂意味着单位制造成本越高,而3D打印无论工件构造复杂与否,单位制造成本相同,其目标市场恰好是需要复杂工件构造的市场,越复杂就越有竞争力。当3D打印降低了成本之后,其目标市场也将进一步扩大。低成本小批量生产、复杂零件加工、部件功能提升、个性化定制产品、绿色生产、新的供应链和零售模式等成为3D打印在工业应用中的驱动力。

  从制造专利来看,目前全球增材制造的专利大多集中在设备、打印工艺和应用方面,在成型材料的设计和制造方面十分缺乏,这也成为阻碍增材制造技术进一步发展的瓶颈之一。同时,3D打印在技术开发和应用上存在投资间断区,需要政府多扶持研发;作为推动增材制造发展创新主体的企业也应更加注重应用。比如3D打印领先企业北京三帝打印公司便专注于发展3D打印的核心技术和应用,目前拥有多项发明专利及专有材料数据包,针对应用需求开发专用的3D打印设备和材料。

  3D打印在汽车制造中的应用前景广阔。数据统计,2017年全球新销售乘用车预计9700万辆,其中国内约为2500万辆;国内汽车零部件市场达万亿元规模。2014年,汽车占全球3D打印应用规模的16.1%;2019年,3D打印在汽车行业内的市场规模预计达11亿美元左右。3D打印所具有的缩短研发周期、降低研发成本、加速产品入市时间,轻量化、低碳化、供应链扁平化,快捷、个性化服务等优势,使其应用贯穿了汽车制造的概念、研发、制造、维修的全生命周期。

  概念设计——3D打印技术被广泛应用于概念汽车的设计,将成为支撑未来定制化、高性能汽车设计与制造发展的重要技术。如三帝打印旗下控股子公司北京隆源成型与国内汽车品牌企业合作多年,辅助其发动机的设计工作。


  
  研发——美国通用汽车公司的快速成型部门大量采用SLS和SLA 3D打印技术进行产品开发,已经打印超过2万个零部件的验证模型;北京隆源成型运用“SLS蜡模+熔模铸造”间接金属3D成型制造小批量汽车零部件。



  功能件直接制造——3D打印直接制造具有复杂点阵结构的金属吸能装置,可降低汽车由剧烈碰撞形成的撞击力,提高安全性能;3D打印直接制造复杂结构,增加接触表面积,可提高汽车相关零部件的散热性能。如北京隆源成型制造的雷达天线,可达到16000个六角锥形孔的复杂程度,且性价比极高。

  总体来看,当前的3D打印汽车应用主要为外饰、油压系统、制造工艺、排气系统等外部应用。未来发展将趋向于:轻量化设计与制造,如点阵、中空等复杂结构的设计与制造,零部件一体化设计与制造,新型碳纤维增强材料、轻合金材料的开发应用等;汽车发动机、动力传动系统、车轮等高性能零部件的直接成型;打破传统汽车设计理念的整车设计与制造;3D打印+,智能汽车、汽车后市场云端打印服务(如万物打印服务平台www.wanwudayin.com)等。

  同时,3D打印汽车应用当前也面临着大批量生产的高成本,大尺寸、高性能零部件直接制造的关键核心技术的突破,已有成熟的行业标准体系下如何形成规模化准入及应用,以及商业模式等多方面的挑战。
ICT技术和制造业的结合产生了智能制造。作为智能制造的核心技术之一,3D打印是一个有效的补充工具,而非替代工具。并且,正确的工具应有正确的使用方法,不要拿着ipad去挖土还怪它不如铁锹。如果不改变规则、要求和期望,3D打印跟传统制造比有许多缺陷,所以不能用来替代传统的成熟制造方法。而如果改变规则、要求和目标,把3D打印作为另一种制造方法,增量发展,其将带来设计、制造的新纪元。面向未来,我们应用3D打印思维来设计、制造产品,拥抱智能制造。(编辑整理:佳语)

  编后语:2015年9月8日,3D打印汽车行业应用技术研讨会在上海同济大学举办,北京三帝打印科技有限公司董事长、CEO宗贵升博士发表题为《快速成型在汽车行业的应用》的演讲,本文即整理自该演讲内容。
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