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3D打印产业发展趋势

2019-09-09

三维打印技术在汽车零部件领域的应用越来越广泛,这是一个大趋势。有人说,这将是汽车工业的一个重大突破,很可能会颠覆传统的四项工艺。如今,理想似乎一点一点地照耀着现实。随着"工业4.0概念"的不断发展,3D打印作为革命技术支持的核心之一,近年来又被推向了市场的前沿,并被用于许多行业。汽车及零部件制造业是制造业的骄傲,是3D打印技术推广的重点领域。然而,汽车轻量化是一种长期趋势,传统汽车、汽车轻量化是节能降耗的必由之路。

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目前,3D打印技术有七种基本类型:材料熔融挤出FDM、粘合剂注入3DP、材料微滴注入、粉末平熔、直接能量沉积透镜、薄叠加LOM、光敏树脂平SLA。其中,FDM 、铺粉熔炼、 SLA 等已在汽车工业的制造中得到应用,不仅汽车零部件,很多企业也开始尝试印刷“整车”。

3D打印的优势

与传统数控加工和制造业中的其他“减材制造技术”相比,3D打印技术的魅力在于它能直接从计算机图形数据中生成任意形状的零件。避免了复杂结构金属件开模环节的发展,缩短了新产品的开发周期,节省了更多的人力和财力资源。具有制造成本低、开发周期短、生产效率高的明显优势。此外,利用三维打印技术在早期设计中验证产品装配的可行性时,可以及时发现产品设计误差、复杂零件或原型原理的可行性。

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生产形状复杂、尺寸精细、制造难度大的零件也是3D打印技术的一个亮点。基于其原理,3D打印技术在大规模生产中并不快速、昂贵,但是这种技术积累了来自划痕的材料,不受传统加工方法的限制,并且可以生产几乎任意形状的产品。例如,具有复杂但非常精确的孔的零件,或制造中空的细臂,使用3D打印技术比传统的处理技术更快更容易。最重要的是,3D打印技术使零件的制造不再局限于加工过程,而更多地依赖于理念,越是怪异,越是传统的加工工艺无法加工零件,就越有机会使用三维打印技术。在这个过程中,与传统技术相比,成本节约也是3D打印对用户最大的吸引力。

现阶段的应用

与传统的汽车制造业相比,三维印刷的生产能力低,大规模生产难度大。另外,由于安全因素的影响,原材料的质量和成本难以平衡,导致自行车生产成本较高,制约了3D汽车在现阶段的商业化。

在这一阶段,3D 打印的应用可能更适合于设计领域和汽车研发阶段,以及单件的小批量生产,如整车的油泥模型、车身、底盘、同步器等零部件的开发,以及橡胶和塑料零件的单件生产。

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在设计领域,由于三维打印的快速成型特性,汽车制造商可以应用于汽车形状设计的研究和开发。与传统的油泥模型手工生产相比,3D打印可以更准确地将3D设计图纸转化为实物,时间更短,提高了汽车设计水平的生产效率。目前,许多汽车制造商已经开始在设计中使用3D打印技术,如梅赛德斯-奔驰设计中心。

在零部件领域,3D打印技术也能快速生产出复杂的产品。在传统汽车制造领域,汽车零部件的开发往往需要长期的研发、测试。从R&D到测试,还需要制作零件和模具,不仅花费了很长时间,而且还具有较高的成本。当出现问题时,纠正零件需要同样长的时间。然而,3D打印技术可以快速地制造复杂的部件,当在测试中存在问题时,可以再次测试3D文件重印。可以说,3D打印技术将使未来零件的开发更便宜、更高效。

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3D打印与CNC的结合

虽然3D打印技术已成功地简化了传统和复杂的生产工艺,但在材料领域中存在的难题已被编程,但在当前的开发中如何扩展3D打印技术的应用存在一些问题。它还受到技术设备、新材料、设计软件、质量安全和公共环境的限制和影响。

此外,3D打印并不能完全取代传统的数控加工,两者都有其自身的优势。数控加工精度高于3D打印,三维打印所能制造的零件的复杂程度远高于数控加工。3D打印是对传统处理方法的重要补充。它的主要功能不是替换,而是补充。因此,3D打印和CNC的结合是一种很好的形式。

未来,只有将三维打印技术的个性化、复杂化和高难度与传统制造业的大规模、批量、精细化相结合,技术、信息技术和材料技术才能与制造技术、信息技术和材料技术相结合,才能促进汽车制造业三维打印技术的不断创新和发展。

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