劉春榮

32262部隊 四川省樂山市 614100

1 3D打印技術相關信息概述

1.1 技術原理

3D打印技術，因其“原材料只為生產(chǎn)所需的產(chǎn)品”理念，而又被稱為“增材制造”[1]。其操作原理，簡單來說即是融合現(xiàn)代化電子信息技術將數(shù)字模型具象化，在汽車領域中可復制任何凡是三角狀的汽車零部件，借助信息技術對數(shù)字模型進一步處理，將汽車各零部件的外部模型轉化為數(shù)字程式表達，而后使用汽車制造行業(yè)特殊的添加劑，再用3D打印機初步模型文件進行制造需求的細致化加工，而經(jīng)過不斷的調整最終得到實際物質形態(tài)的配件。同時，在當次加工工作完成之后，還可對產(chǎn)出的固體形態(tài)進一步加工與打磨處理。

1.2 3D打印技術的特點

作為高新技術，3D打印機其本身也攜帶固有屬性與功能特點。細化來說包括以下：其二，3D打印技術從傳統(tǒng)的人工畫圖設計轉向一體信息化操作，一方面大幅度的節(jié)省了人力、時間與打印成本，一方面則有效促進了維修進度。其二，維修過程中融入3D打印技術，因其技術靠信息化處理支撐，所以不會大量產(chǎn)生紙張或顏料，即有效杜絕了對生態(tài)環(huán)境的污染問題，綠色環(huán)保性較為明顯。綜合來說，3D打印技術作為高新技術之一，其功能所展現(xiàn)的優(yōu)點對汽車行業(yè)的高層次起到十分重要的推動作用。

2 3D打印汽車零部件的優(yōu)勢所在

相較于傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造技術”，3D打印技術的核心優(yōu)勢主要在于，基于信息化處理而生成任何形狀的物體，其研發(fā)周期短、研發(fā)可視化與自由拓展性強、制造成本低、生產(chǎn)效率較高等優(yōu)勢較為明顯[1-2]。3D打印技術儼然已經(jīng)成為當前時代制造業(yè)的核心內容。就研發(fā)手段而言，3D打印技術可快速成形汽車生產(chǎn)零部件，在設計早期進行產(chǎn)品裝配可行性的驗證時，可精確、及時在挖掘設計差錯，縮短研發(fā)周期，降低開發(fā)成本，更快速地驗證重點零部件或demo機的操作原理及其操作可行性，例如缸蓋、同步器的開發(fā)以及塑料類部件的單件生產(chǎn)等。其次，無需開展金屬或是任何模具的加工，切實消除了各個模具的開發(fā)與制造等一層層工序，以及節(jié)省了調試環(huán)節(jié)中人力與設備的投入。對國內某品牌的調查顯示，其零部件的模具開發(fā)周期通常在3個月及以上，而3D打印技術在無需任何刀具、模具以及工裝夾具的情況下，對單件零件的生產(chǎn)根據(jù)其復雜程度通常耗費需一個星期左右及以內，相較于傳統(tǒng)的零件知道，3D打印技術的高效性越發(fā)凸顯。當前3D打印機上的使用材料并不局限于樹脂會工程化合塑料，其金屬材料也可進行操作，且成形周期相差無幾。金屬經(jīng)過激光或電子束對金屬粉末進行熔化處理而分層堆積金屬，繼而直接形成金屬。此技術在汽車零部件的制造所體現(xiàn)的最明顯優(yōu)勢在于：其一，免去了模具開發(fā)的步驟，直接制造金屬材質的零部件。其二，當前3D打印技術水平的精確度職高，使金屬零部件的力學指標及性能、精度達到鍛造件性能的最高指標。

3 3d打印技術在汽車制造工作的具體應用

3.1 各類零件的制造

汽車制造過程中，各部件的零件眾多數(shù)且繁雜，單是零件的制造周期就很長，成本、時間等高額消耗是汽車制造的主要成本之一。為切實縮短汽車開發(fā)周期，汽車行業(yè)引入3D打印技術，利用3D打印技術首先即是提高了零件制造的效率，大幅度節(jié)約綜合生產(chǎn)成本[2]。同時對金屬材質樣件同樣也可打印，簡化了整個加工過程，降低了綜合成本。通過3D打印技術生產(chǎn)汽車零件，聯(lián)系上午其可及時、精準的挖掘零件設計中出現(xiàn)的細微偏差，快速審核零部件的操作原理與可行性，有效縮短開發(fā)周期。例如橡膠、塑料類與缸蓋等輔助類零件的生產(chǎn)，無需任何模具或金屬加工，簡化了復雜的模具加工程序，顯著的節(jié)省了制造環(huán)節(jié)中人力及設備資源的成本投入。其次例如氣缸出現(xiàn)故障問題，利用3D打印技術可加急處理，短時間內進行修復使用，一定程度上相對可增加零件的使用壽命，若是缸體損壞嚴重無法修復，也可利用3D打印技術進行快速的打印，優(yōu)化庫存?zhèn)浼c減少資金的占用。

3.2 復雜模具的更高效、便捷的制造

汽車行業(yè)發(fā)展進程中，汽車零件并沒有總體趨向簡單化，對模具的制造要求越來越高，難度不斷增加。3D打印汽車零件，若零件的外形、結構較為復雜，模具也只能通過拼接與鑲嵌的形式進行制造，極大程度上難以確保其精確性以及影響模具的使用壽命，同時增加汽車生產(chǎn)的時間與復雜性。而采用3D打印技術進行制造，其SLS選區(qū)激光燒結技術可直接制作結構復雜的模具，首先是降低了制造時間與綜合成本，其次是精確性提高了不止一個層次而有效提高模具的使用壽命。例如3D打印技術可利用逐層材料的堆積法加工實體模型，比如換擋制造時即可使用3D打印技術中的SLS選區(qū)激光燒結技術進行分層而整合的制造融合。

3.3 實現(xiàn)輕量化零件的更有效制造

為響應并切實落實綠色發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展理念，對汽車行業(yè)的發(fā)展提出了更高標準的要求，其節(jié)能減排、輕量化操作是當前汽車行業(yè)的核心發(fā)展內容之一。通過降低汽車自重量，繼而降低汽車各部件零件的重量，因此企業(yè)選用或自行改造、設計輕量化的原材料進行制造。但唯有運用3D打印技術才能確保零件的質量并降低其重量。例如在全尺寸的保險杠制造過程中，可利用Fortus900mc生產(chǎn)型3D打印機有效加快零件的加工，新制造的零件相較于黏土，其總體質量較輕且品質有保障。

4 3D打印技術在汽車維修工作的具體應用

4.1 3D打印技術在零部件維修工作中的應用

相關調查顯示，汽車維修普遍面臨著以下問題：其一，針對部分新款余限量版車型的零部件維修更換時，存在零部件數(shù)量嚴重不足的問題，而對小眾的零部件進行單獨開模制造，其制造綜合成本較高。其二，當車型成千上萬，4S店與維修店對各個零部件的儲備無法做到周全。其三，年限較久已經(jīng)絕版的車型，零部件制造廠也不會生產(chǎn)這些部件，因此結合第一點開口存在較大的困境。其四，同樣結合第一點問題，4S店與維修店也無法進行單個零部件的開模制造，其綜合成本遠遠高出經(jīng)濟收益。基于以上問題來看，3D打印技術的優(yōu)勢即體現(xiàn)的較為明顯，在小眾零部件的定制活動可滿足其實際需求[4]。主要包括為：汽車零部件的前期制造中，制造商只需保留零部件制造的設計與三維數(shù)字模型的數(shù)據(jù)，而后直接搬用即可，信息化承建起3D打印機，兩者的完美融合，高效的制作成型，快速投入使用。無論是限量、絕版、未生產(chǎn)車型，其零部件的維修過程所產(chǎn)生的各種疑難雜癥相對都可迎刃而解。而同時，針對零部件的緊缺無庫存問題時，3D打印機的快速處理，即提高了生產(chǎn)效率、降低制造成本、大幅度節(jié)省了時間。而制造過程中值得一提的是，若3D打印加工的零部件存在明顯的缺陷或達不到征整體需求，只需對設計參數(shù)進行即時的調整即可實現(xiàn)迅速的修改而有效節(jié)約研發(fā)時間。當前汽車維修業(yè)中，通過3D打印技術的運用，已經(jīng)可生產(chǎn)汽車后視鏡、門把手、輪轂、氣缸、變速器齒輪等等重要基礎部件。整個3D打印制造過程主要分為以下步驟：第一，進行三維幾何模型的建模處理，此過程，需掃描實物。即是運用數(shù)字化掃描設備，對實物進行紅外線掃描，而電腦上同步顯示出三維數(shù)字模型。第二，切片處理，通過計算機的前臺控制系統(tǒng)，對三維數(shù)字模型文件進行切片分層處理。第三，打印，電腦和3D打印機的同步開展，按照設定程序進行零部件的打印。第四，打印后預處理，經(jīng)過以上步驟的逐步操作，即可生成所需零部件。

4.2 3D打印技術在維修工具中的應用

汽車維修活動中，其工具種類多種多樣，其成本較高、使用過程也繁雜。而3D打印技術的融合，同樣可快速制造出某些特殊維修需求的工具[5]。以維修工具中最基礎的扳手為例，首先建立其數(shù)字模型，再運用3D打印技術中RorE系統(tǒng)進行切片處理，使得輪轂與切片相同，而后再次運用3D打印技術中的3DP技術明確工具的尺寸，融合原材料進行工具的打印處理，打印完成后續(xù)處理，維修技術人員再依照扳手的參數(shù)標準進行簡單的調整，直到完全符合標準，一套下來其制造周期與成本大大縮減，真正意義上的實現(xiàn)了高效能。

5 結語

3D打印技術的推行，已得到工業(yè)、制造業(yè)與其他各行業(yè)的一眾認可且得到了廣泛使用，汽車行業(yè)作為第二大工業(yè)技術行業(yè)，其3D技術的運用，不僅僅大幅度的節(jié)省了研發(fā)時間與綜合成本，同時，新技術的運用，對材料的選用、設備的有效使用，體現(xiàn)了綠色環(huán)保、可再生利用性從。此外，因其自由定制的特性，大大滿足了車主的綜合需求，可相對提高對品牌的忠誠度與認同感，即是促進了汽車行業(yè)的高層次發(fā)展。