浅析3D打印技术在未来汽车工业中的前景展望

发布时间：2022-10-30 15:50:11 浏览数：次

摘要：本文从3D打印技术的角度出发，阐述了其对汽车产业宏观发展的前景展望，首先介绍了3D打印技术的原理与发展现状及汽车工业产业的概念，然后从四个方面介绍了3D打印技术对汽车工业产业的积极影响，从而得出结论，论证了3D打印技术在未来汽车工业产业中会带来重要的改进与变革。

关键词：3D打印；汽车工业；前景

1 3D打印技术概述

1.1 3D打印技术原理

3D打印即快速成型技术的一种，1983年，查克·赫尔发明了SLA3D打印技术，并将它称作立体平版印刷，3D打印技术也由此正式诞生。它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。

3D打印机又称三维打印机，最早由美国麻省理工学院（MIT）于1993年开发，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造各式各样的工业产品。3D打印机的原理是把数据模型和原料放进3D打印机中，机器会按照程序沿着X、Y、z轴把产品一层层造出来。3D打印机堆叠薄层的形式多种多样。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类很多，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同材质，使打印出来的产品呈现多样化，现在市面上主流的三种3D打印技术原理分别是；①丝状材料选择性熔覆工艺②光敏树脂选择性熔覆工艺③粉末材料选择性熔覆工艺。

1.2 3D打印技术发展现状

现今3D打印技术可以应用在很多专业领域，例：食品加工、军事、航天、医学、建筑、汽车、电子等，在各个行业表现均很出色。2014年9月15日，世界第一台3D打印车由美国LocalMotors公司设计并制造，名叫“Strati”，整个车身上靠3D打印出的部件总数为40个，汽车动力是电能源，最高时速约64公里，车内电池可供行驶190至240公里，并且车身造型设计方面，十分时尚酷炫。2015年7月，美国旧金山的DivergentMicro-factories（DM）公司又推出了世界上首款3D打印的超级跑车名叫“刀锋”。

3D打印逐渐走向民用化普及的趋势，个人使用3D打印机的速度已突破了送丝速度300mm每秒的极限，已达到350mm每秒，体积也朝着轻量级发展。世上最小的3D打印机来自维也纳技术大学，这款迷你3D打印机只有大装牛奶盒大小，重量约1.5公斤。

目前3D打印技术只是处于一个颠覆性征程起点，处于运用3D打印技术自由创造新形状这一阶段的末端，之后可以利用3D打印机创造新材料，进而帮助人们创造新系统，并利用机器人打印机器人，实现机器的自我繁衍。

2 汽车工业概述

汽车工业发源于欧洲，最初出现的是蒸汽机汽车，到19世纪末叶，第二次工业革命，才出现了内燃机汽车，但现代汽车工业的形成，则是由美国主导的。中国，1956年第一汽车制造厂成批生产解放牌载重汽车，打开了中国汽车工业的大门，多年来中国的汽车工业有了很大发展，相继建立了不少主机厂、改装厂以及零配件厂现在已经能生产载重汽车、越野汽车、自卸汽车、牵引车、大客车、小轿车等各种类型的汽车。

汽车工业是一个国家最重要的经济支柱之一，它是生产各种汽车主机及部分零配件或进行装配的工业部门，主要包括生产发动机、底盘和车体等主要部件，并组装成车的主机厂和专门从事各种零、部件的配件厂。汽车工业的发展是一个国家综合国力的体现，也是国家产值和销售收入的重要来源，汽车工业的发展必然会推动许多相关工业部门的发展，它是综合性的产业，同时也是高度技术密集型工业它要运用到许多科学领域里面的新材料、新设备、新工艺和新技术。

同时汽车工业面临着一些巨大的问题，那就是企业成本和企业生产效率的问题，严重影响收益，所以近年来，汽车国产化越来越重要，从开始的引进外资为汽车工业的发展奠定基础到现在的汽车国产化率稳固提高，从而带动汽车零部件工业和其他相关产业的发展，但这一进程不能太急功近利，汽车国产化率过高，会影响汽车的产品质量，毕竟技术不是一天形成的是一个循序渐进的过程。

3 3D打印技术对汽车工业的影响

3.1 设计轻量化

汽车在起初的设计阶段是一段漫长且艰辛的过程，大量的设计工作没有适当的表现手法进行表达，不仅让设计师与工程师苦恼，还使整个汽车生产过程时间延长了，此时就可以将3D打印技术应用到其中去，它可以进行小型化打印，摒弃了以往的传统制作模型的方式，将设计师的想法展现的淋漓尽致，汽车的缺点与不足也十分明显，大大的缩短了修改汽车设计的时间，整个设计的过程轻松愉快，同时也大幅度减轻了工程师的工作量。

3.2 成本降低化

汽车制造成本居高不下是我国目前面临的关键问题之一，在汽车工业产业链中，控制成本是汽车制造商亘古不变的话题，影响汽车产品在市场上的竞争能力的同时，也降低了汽车产品的利润空间，从而影响整个公司的赢利能力，以往设计一辆汽车包括生产汽车零部件成本降低的方法大部分是在材质方面做出让步，这种方法对于成本降低化并不是最理想的选择，反而3D打印技术，可以大批量化进行工业作业，虽然现在的3D打印技术并不能打印刚强度的零部件，但技术在不断地发展与完善，在不远的将来3D打印技术一定能将汽车工业成本降低化这一理念得以实现的。

3.3 效率提高化

有了前两者的铺垫，效率自然会随之降低很多，大大减轻了人工耗时，与企业生产成本，在原有的高效率基础之上，更加迅速，或许现在的3D打印技术还不能支持批量化作业，但是第三次工业革命不久即将掀起全球范围的创新浪潮，划开现实世界与虚拟世界障碍，使技术与艺术零隔阂。

3.4 模型精准化

以往的汽车设计模型制作，工艺繁复，并且耗时耗力，需要用到很多人去测量尺寸，不能有大的偏差，否则会影响整个汽车的美观与设计理念，如果此时利用了3D打印技术快速成型的特点，对于整个汽车工业都是飞跃性的进展，通过计算机制作出来的模型，精准程度绝对超出人们的想象。

4 结论

3D打印技术作为“第三次工业革命”的核心技术之一，必将颠覆汽车工业的传统模式，能够做到设计轻量化，成本降低化，效率提高化，模型精准化这四个核心关键，在未来汽车工业中呈现出一种新的生产模式，同时，3D打印技术不但能节约材料与能源，还可重复利用做到汽车产业的绿色环保，总之，3D打印技术在未来汽车工业中的前景势必会日高日上。

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