自汽車誕生以來,車輪的轉動從未停歇。隨著汽車產業的演進與新挑戰的出現,一個共識愈發清晰——增材制造(AM)正成為推動行業創新的核心驅動力。眾多原始設備制造商(OEM)及供應商正逐步摒棄傳統制造方式,以適應消費者需求的快速變化及日益嚴格的汽車排放法規。面對新標準,汽車工程師需要回答一個關鍵問題:增材制造能否成為解決行業難題的有效方案?
盡管具體場景各異,但增材制造為汽車行業挑戰提供了四大核心解決路徑:
1.用戶定制化需求滿足
預測顯示,至2028年全球汽車內飾市場規模將達1948億美元(2022年汽車內飾市場報告)。麥肯錫的一項調研指出,84%的中國豪華車消費者將個性化定制能力視為購車決策的關鍵因素。消費者對定制化的需求已從"可選"轉變為"剛需",推動汽車行業向更靈活的制造模式轉型。
智能手機、自動駕駛技術及物聯網(IoT)的普及加速了這一趨勢——汽車不再僅是交通工具,更成為數字生活的延伸。因此,車企與供應商開始突破傳統材料限制,探索回收塑料、生物基材料等新型替代方案。
增材制造在此背景下展現出獨特優勢:其突破傳統通用化生產模式,支持部件的快速定制。通過高精度成型能力,車企可高效制造具有復雜幾何結構的零件。
典型案例來自庫普拉賽車團隊:其利用惠普的MultiJetFusion(MJF)技術解決了側視鏡、制動水冷入口、方向盤中央控制模塊等部件的制造難題。這些部件常暴露于惡劣環境,需通過多種變體優化性能。借助MJF技術,庫普拉可在數天內完成設計迭代并交付功能部件,顯著縮短開發周期。
2.塑料材料的廣泛應用
塑料在汽車3D打印市場中占據主導地位,占比達50%。據環球新聞網數據,塑料材料細分市場控制著汽車3D打印市場的43.3%。這類材料不僅革新了汽車制造方式,更改變了用戶的駕乘體驗。
汽車領域常用的兩種3D打印塑料材料如下:
尼龍(PA):作為一種堅固且柔韌的熱塑性塑料,尼龍在功能性承重應用中表現出色,例如齒輪、發動機部件及夾具等。其耐高溫、耐化學腐蝕的特性使其成為關鍵部件的首選材料。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS):ABS在強度、剛性及耐熱性之間實現了良好平衡。盡管其強度略遜于尼龍,但更適用于原型制作及儀表板、裝飾板等內飾部件。
3.輕量化設計的突破
汽車工程師正致力于制造兼具高強度與復雜輕質結構的部件。這一目標并非單純追求"減重",而是通過每克重量的優化,實現燃油效率提升、排放降低及性能增強的綜合效益。
Endeavor3D的金屬與聚合物粘合劑噴射技術通過逐層精準沉積材料,在提高產量的同時降低成本,無需使用笨重模具,并減少材料浪費。該技術使工程師在優化零件拓撲結構時無需犧牲輕量化需求,推動了復雜輕質部件的高效制造。
4.快速樣機研發的革新
3D打印在汽車樣機研發領域的市場份額達55%,其核心價值在于縮短生產周期。對工程師而言,這意味著設計迭代時間從數周、數月壓縮至數小時、數天,顯著提升效率。通過快速原型驗證,工程師可在投入高成本量產前完成設計測試,并探索更復雜的幾何結構。
此外,3D打印加速了產品生命周期的設計與生產階段,幫助車企繞過傳統加工、零件組裝及后處理等繁瑣流程,進一步降低研發成本與時間。
綜上,3D打印技術正通過定制化、材料創新、輕量化及快速迭代四大路徑,重塑汽車制造的邊界。從分子級材料設計到宏觀結構優化,其"設計即制造"的范式轉變,為汽車行業應對排放法規、滿足個性化需求提供了關鍵技術支撐。
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