3D打印為汽車設(shè)計制造帶來無限可能

　　作為一名狂熱的汽車愛好者，您是否曾夢想擁有一輛1964年款法拉利250 GTO跑車呢，相信每個人都想擁有一輛。但是1964年款法拉利250 GTO到底是何方神圣呢。法拉利250 GTO是一款比賽用運動型車，其從1952年到1964年期間共只出廠了39輛，自其誕生以來，就一直馳騁在賽車跑道上，并且戰(zhàn)績輝煌，它贏得過眾多國際性的賽事，被譽為那個時代最為成功的賽車品牌之一。法拉利250 GTO是當(dāng)今車壇上名副其實的瑰寶，它代表了20世紀60年代初法拉利的綜合技術(shù)水平，其最大輸出功率達到了302馬力，最大扭矩333牛米，百公里加速時間只需5.8秒，即使是現(xiàn)在生產(chǎn)的車型也足以與其一較高下。由此可見法拉利250 GTO的珍貴程度。因此，法拉利250 GTO成為了全球頂級收藏家最渴望收藏的車型。但是，現(xiàn)在通過3D打印技術(shù)便可以重新創(chuàng)造出一臺1964年款法拉利250 GTO。

　　在3D打印技術(shù)發(fā)展之初，如果經(jīng)濟條件允許通過3D打印技術(shù)可以直接3D打印汽車零部件，并且通過3D打印得到的汽車零部件可以直接替換原廠配件。而現(xiàn)在隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印機成本越來越低，功能越來越復(fù)雜，并可以利用金屬材料進行3D打印，因此其為汽車設(shè)計制造業(yè)帶來了無限的可能性。

　　與超光速旅行相比，利用3D打印技術(shù)打印整輛汽車更加貼合實際一點。隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，通過逐層打印的方式來構(gòu)造汽車零部件已經(jīng)成為了常態(tài)。目前，有公司開始研究設(shè)計利用3D打印技術(shù)進行經(jīng)典車型的整車打印制造。

　　在2009年，3D打印技術(shù)狂熱愛好者Jay Leno在PopMech上表示，通過3D打印技術(shù)可以為生銹的汽車零部件打印出替代零部件。之后，3D打印技術(shù)開始風(fēng)靡全球。而現(xiàn)如今，通用汽車已經(jīng)利用3D打印技術(shù)打印得到了已量產(chǎn)上市車型邁銳寶(Malibu)的實驗原型零部件。目前，很多3D打印商店都提供3D掃描打印服務(wù)，通過對經(jīng)典收藏車型進行3D掃描得到車型的相關(guān)數(shù)據(jù)，之后在車輛發(fā)生意外等情況時可以直接3D打印得到相關(guān)備用零部件，經(jīng)過3D打印得到的備用零部件與原廠零部件完全一致。因此，通過3D打印得到經(jīng)典車型所有的零部件就可以自己組裝出一輛完全一樣的經(jīng)典收藏車型。同時在3D打印機采用材料不受限制情況下，其打印出的零部件功能上也將與原廠零部件完全一致。

　　運動產(chǎn)品股份有限公司(Motion Products inc.)是美國著名的經(jīng)典修復(fù)公司，其總部位于美國威斯康星州尼納地區(qū)，其3D打印子公司創(chuàng)新融合部門的David Kettner表示：”由于我們許多客戶所擁有的汽車是極其珍貴的收藏品，或者售價極高。因此我們?yōu)樗麄兲峁┝思す鈷呙枵囈詡洳粫r之需的特色服務(wù)?！比绻嚥恍野l(fā)生意外事故，Kettner表示：”我們有能力讓其恢復(fù)原狀，對于這一點我們已經(jīng)做到了?！?/p>

　　當(dāng)然，像上面提到的技術(shù)商店不采用3D打印技術(shù)也完全有能力生產(chǎn)復(fù)制出法拉利250 GTO。但是考慮到現(xiàn)在鈑金加工和鑄造技術(shù)的發(fā)展，復(fù)制出的法拉利250 GTO將成為一輛徹頭徹尾的現(xiàn)代跑車。因此，經(jīng)過以上生產(chǎn)得來的汽車最多是外觀像法拉利250 GTO，而并不是真正的法拉利250 GTO。通過3D掃描打印生產(chǎn)得來的汽車將與原廠車一樣具有原廠車出廠時的特點甚至缺陷。Kettner表示：”通過3D掃描技術(shù)，我們可以將原廠車出廠時所具有的所有缺陷一并打印出來?！?/p>

　　專屬定做

　　拿上面提到的1964年款法拉利250 GTO跑車的擋風(fēng)玻璃清洗液塑料容器來說，其最初設(shè)計未經(jīng)過縝密的考慮而采用了價格低廉的塑料，再就是隨著時間的不斷增長并暴露在高溫條件下，塑料部件會逐漸碎裂失效。在塑料部件逐漸碎裂失效前，Kettner表示可以利用公司創(chuàng)新融合部門的四臺不同的3D打印機對該塑料容器進行掃描，3D打印出質(zhì)量更好的現(xiàn)代化塑料部件以備不時之需。

　　當(dāng)然，對于大多數(shù)的車輛來說擋風(fēng)玻璃清洗液塑料容器的修復(fù)工作主要是功能性修復(fù)，因此只要容器大小差不多功能可以實現(xiàn)就算是完成了修復(fù)工作。但是對于某些要求特別嚴格的車輛來說，上面這種簡單的修復(fù)是行不通的，只有專屬定做才能完全滿足其要求，而通過3D打印技術(shù)就可以順利的實現(xiàn)此目的。

　　無論是第一次世界大戰(zhàn)時期汽車的銅質(zhì)零部件，還是到20世紀30年代開始采用塑料零部件，從事修復(fù)工作的工程師們都需要面臨一個極為嚴峻的問題，那就是模具的成本問題。邁克弗森大學(xué)(McPherson College，邁克弗森大學(xué)是一所總部位于美國堪薩斯州邁克弗森市區(qū)的私立大學(xué)，其在美國中北部地區(qū)排名前五十，其優(yōu)勢課程為汽車維修，其主要培養(yǎng)方向就是為各個汽車修復(fù)中心輸送人才)汽車技術(shù)副教授Garrick Green表示：”由于現(xiàn)代汽車極大地采用了塑料零部件，而且汽車塑料零部件的生產(chǎn)制造是需要模具的，但是模具的生產(chǎn)成本極高，因此采用傳統(tǒng)方法修復(fù)此類汽車零部件是完全不可能的?！?/p>

　　當(dāng)然，3D打印機打印材料不僅僅局限于塑料部件。某些3D打印機也可以打印金屬材料，這對于汽車修復(fù)行業(yè)來說是一個極其利好的消息。因為3D打印機可以直接打印金屬材料直接得到待修復(fù)的汽車零部件。另外，只能打印塑料部件的3D打印機可以通過快速打印待修復(fù)汽車零部件的塑料模具來得到想要的汽車零部件。

　　Garrick Green還表示：”經(jīng)典車型1950年款水星所采用的克萊斯勒DeSoto進氣格柵采用了壓鑄鋅材料，由于該車年代較為久遠，其DeSoto進氣格柵受侵蝕情況較為嚴重。另外，該車的DeSoto進氣格柵還由九個完全不相同的格柵齒組成。由此看見該車修復(fù)工作的難度。但是通過3D打印技術(shù)分別對每個格柵齒進行掃描，這樣就可以精確生產(chǎn)制造出每一個待修復(fù)格柵齒?！?/p>

　　近日，Kettner接到了一個更加艱巨的汽車修復(fù)任務(wù)。其中需要對一個完全碎裂的勞斯萊斯隱私窗簾電機鑄造殼體進行修復(fù)工作。首先，其修復(fù)工作團隊一塊一塊地將該電機鑄造殼體進行了組裝，之后用膠水將其粘在一起為3D掃描做好準備。之后，通過3D掃描可以得到該原廠電機鑄造殼體的CAD模型，再手動清理一下掃描模型的不平整區(qū)域，這樣就得到了一個完美的原廠電機鑄造殼體CAD模型。通過該CAD模型，3D打印機可以為該電機鑄造殼體快速打印一個蠟?zāi)橐院笙嚓P(guān)替代品的鑄造做好準備。

　　對于一輛具有收藏價值的汽車，其最平常的部件電線接頭膠套都有可能采用3D打印技術(shù)進行打印。當(dāng)汽車修復(fù)對原廠件有一定要求時，David Kettner的3D打印創(chuàng)新融合部門可以花費1200美元通過3D打印技術(shù)打印出相應(yīng)電線接頭膠套。Kettner表示：”1200美元打印一個73年款雪佛蘭Nova的電線接頭膠套是否值得呢。此時估計沒有人會愿意。但是對于一臺價值數(shù)百萬美元的法拉利來說，人們或許就心甘情愿了?！?200美元打印一個零部件或許會比尋找一個原廠配件成本要低，而且原廠配件同樣會存在經(jīng)過時間侵蝕容易損毀等缺點。

　　全新經(jīng)典車型再現(xiàn)商店

　　此次3D打印公司創(chuàng)新融合部擁有四臺3D打印快速成型機器，其中分別包括：3D Systems立體掃描儀、Z Corp注塑模具熔粉機、Objet噴墨3D打印機以及Optimax固態(tài)金屬部件制造機(該Optimax固態(tài)金屬部件制造機是由Optimax光學(xué)鏡頭制造儀器改造而成的)。通過以上四臺機器，可以3D打印再現(xiàn)出任何東西。

　　Kettner表示，由于以上3D打印設(shè)備成本極高，而且只有極少數(shù)車輛有該類定制的需求，所以并不是所有的3D打印商店都有能力負擔(dān)的起以上設(shè)備成本。但是，在3D打印商店并未完全配備以上3D打印設(shè)備時，用戶可以自行掃描待打印部件并對其進行CAD建模以做好直接3D打印的準備。

　　Green表示，以上進行的3D掃描和CAD建模正是其致力于融合創(chuàng)新部門新技術(shù)開發(fā)的原因所在。而邁克弗森大學(xué)也正是因為如此而開始教授學(xué)生CAD課程以捕捉修正經(jīng)典待修復(fù)部件。因此，未完全配備以上3D打印設(shè)備的3D打印商店就可以直接將待打印部件的CAD模型發(fā)送至有相應(yīng)設(shè)備的3D打印商店，這樣就可以快速打印出自己所需的3D掃描部件了。

　　伊利諾伊州的國會議員Bill Foster曾向國會提議在美國全國推行該3D打印商店網(wǎng)絡(luò)，在每一個國會選區(qū)都配備相應(yīng)3D打印設(shè)備，這樣人們就可以根據(jù)自己的需求快速打印出所需部件。當(dāng)然，在全國建立3D打印設(shè)備網(wǎng)絡(luò)并非一朝一夕之事，所以革命尚未完成同志仍需努力。Foster在接受波士頓環(huán)球報(Boston Globe)采訪時表示：”建立3D打印設(shè)備全國網(wǎng)絡(luò)可以鼓勵年輕人積極創(chuàng)造屬于自己的東西，有了3D快速打印設(shè)備，孩子們再也不需要動手拆解汽車發(fā)動機了。另外，由于現(xiàn)在商品化越來越成熟，就目前的蘋果ipod來說，完全拆解ipod并不像以前拆解收音機那樣簡單了。而3D快速打印設(shè)備為孩子們的創(chuàng)新設(shè)計提供了很好的機會。”

　　3D快速打印設(shè)備對于業(yè)余選手和專家來說都是極具創(chuàng)造性的，通過3D打印設(shè)備人人都可以打印出屬于自己的法拉利，不過前提是已知法拉利每個零部件的3D模型。那么現(xiàn)在就趕緊編程建模，打造專屬于自己的法拉利吧。