3D打印汽車，夢(mèng)想還是現(xiàn)實(shí)？

最近兩年，隨著一輪輪概念炒作，工業(yè)界使用多年的快速成型技術(shù)，被冠以3D打印的名詞廣為流行。

美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在國(guó)情咨文中一再?gòu)?qiáng)調(diào)3D打印等新興技術(shù)的重要性。從3D打印食品，到3D打印衣服，再到3D打印的汽車、飛機(jī)、火箭層出不窮。

在汽車行業(yè)，美國(guó)的設(shè)計(jì)公司KOR Ecologic、數(shù)字制造商RedEyeOn Demand以及3D打印制造商Stratsys合作完成了第一款用3D打印制造的高燃油效率混合動(dòng)力車Urbee 2。

世界上第一款采用3D打印零部件制造的電動(dòng)汽車“Strati”更是在44小時(shí)內(nèi)就打印完成。

那么，未來(lái)我們開(kāi)的汽車會(huì)是3D打印機(jī)打印出來(lái)的嗎?3D打印技術(shù)會(huì)如何影響汽車制造業(yè)呢?消費(fèi)者會(huì)從中得益嗎?

一、3D打印的實(shí)質(zhì)

3D打印是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。

這個(gè)定義說(shuō)起來(lái)繞口，也難以理解，實(shí)際上去很簡(jiǎn)單。

普通打印機(jī)用一個(gè)一個(gè)小點(diǎn)的點(diǎn)陣拼成圖案，這些小點(diǎn)顏色不同，位置不同，這些點(diǎn)集合起來(lái)最后就構(gòu)成了畫面。

而3D打印機(jī)，則在普通打印機(jī)的原理上多了一步。它先是用類似普通打印機(jī)的原理，打出來(lái)一個(gè)個(gè)平面。然后把這些平面一層層累積起來(lái)，就構(gòu)成了立體的物體。

就像小孩玩的樂(lè)高玩具，要用樂(lè)高玩具拼出一個(gè)圓柱體，那么就先拼成一個(gè)小圓餅，然后若干個(gè)小圓餅重疊起來(lái)就是一個(gè)圓柱體。3D打印也是類似的原理。一個(gè)個(gè)小點(diǎn)打出一個(gè)平面，若干個(gè)平面重疊起來(lái)組成一個(gè)物體。這就是3D打印的原理。

二、3D打印的優(yōu)勢(shì)和弱點(diǎn)

在現(xiàn)代工業(yè)條件下，我們加工一個(gè)零件也好，做一個(gè)模型也好，都需要一個(gè)先制造一個(gè)模具。但制造這個(gè)模具的成本很高，不到一定的批量就不值得?；蛘呤怯脭?shù)控機(jī)床直接在毛胚料上加工，但是這個(gè)方法會(huì)浪費(fèi)掉很多毛胚材料，而且很慢很貴，加工費(fèi)用以小時(shí)計(jì)算。

另外，這兩者對(duì)于造型特別復(fù)雜、精度要求高的零件，加工都會(huì)非常困難，加工所需時(shí)間也會(huì)非常長(zhǎng)。

而3D打印是一層層積累起來(lái)，無(wú)論造型多復(fù)雜的零件，對(duì)于3D打印來(lái)說(shuō)，也是一層層平面，打印難度沒(méi)有任何區(qū)別。

這就如同我們用筆畫一個(gè)肖像很難，但是打印機(jī)一個(gè)個(gè)點(diǎn)來(lái)打印照片，幾秒就可以完成，而且效果非常出色，因?yàn)閷?duì)打印機(jī)來(lái)說(shuō)，打印復(fù)雜的照片和打一個(gè)純色塊原理是一樣的。

因此，對(duì)3D打印機(jī)來(lái)說(shuō)，造型復(fù)雜的物體和最簡(jiǎn)單的立方體、圓柱體是一樣的，而且材料更節(jié)省?？梢苑奖憧旖莶⒕_地制造造型復(fù)雜的物體，這就是3D打印的最大優(yōu)勢(shì)。

然而，如同打印的成本要高于印刷的成本一樣，對(duì)于大批量制造的產(chǎn)品而言，3D打印的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模具沖壓、澆鑄、注塑批量生產(chǎn)的成本。

理論上，可以通過(guò)3D打印的方式，制造一輛汽車的外殼，但是這種方式制造出來(lái)的汽車價(jià)格高的離譜，根本沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力。

此外，3D打印的材料也有很多限制。3D打印所用的能夠快速成型的粉末金屬、塑料、陶瓷、砂子顆粒等材料 ，在成型之后，其性能是有限的。強(qiáng)度、硬度、抗腐蝕、抗沖擊這些指標(biāo)未必能達(dá)到實(shí)用性的要求。做模型做個(gè)樣子可以，真正應(yīng)用到產(chǎn)品上，要經(jīng)受住使用環(huán)境的嚴(yán)酷考驗(yàn)則不那么容易。

3D打印技術(shù)的這些缺陷限制了3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍。

三、3D打印技術(shù)對(duì)汽車行業(yè)的影響

就目前階段3D打印技術(shù)的情況，3D打印出成品的汽車的所有零件，或者直接打印出一臺(tái)汽車，還是不現(xiàn)實(shí)的。

因?yàn)?D打印材料的限制，難以適合汽車要求強(qiáng)度的3D打印材料不好找。

如果只是外殼或者塑料件的替代，那么3D打印可以做。但是成本太高，耗時(shí)太長(zhǎng)，即使可以打印出來(lái)，這輛車也是消費(fèi)者買不起，用不長(zhǎng)久的，沒(méi)有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

所以，目前的3D打印技術(shù)對(duì)汽車行業(yè)來(lái)說(shuō)，更大地意義在于設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)層面。

(一)設(shè)計(jì)層面

傳統(tǒng)上，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)一輛汽車，要先從圖紙開(kāi)始，然后用設(shè)計(jì)軟件把概念化的汽車造型變成精確的數(shù)據(jù)和3D模型。如果沒(méi)有3D打印技術(shù)，下一步就是油泥模型了。

設(shè)計(jì)師要先像木匠一樣，敲敲打打的制作汽車的骨架;然后像泥瓦匠一樣，把滑石粉、凡士林、工業(yè)用蠟混合起來(lái)制作油泥，然后一層層涂到骨架上;最后，再像藝術(shù)家一樣，把油泥刮出形狀，作出最后的模型，看看畫紙上、電腦上的模型在現(xiàn)實(shí)中是什么樣子。這個(gè)過(guò)程還是手工業(yè)時(shí)代的過(guò)程，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

而使用3D打印技術(shù)，設(shè)計(jì)師只要把電腦制作的3D模型輸入3D打印機(jī)，3D打印機(jī)很快就可以把油泥模型3D打印出來(lái)，效率可以大幅度提升。一步進(jìn)入信息時(shí)代。

汽車不僅僅有一個(gè)外殼，汽車內(nèi)的各個(gè)零件如換擋手柄、儀表盤、手套箱、車門把手......，都有一個(gè)從電腦到實(shí)物的過(guò)程。

使用3D打印技術(shù)，工程師在電腦上完成模型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員則只需幾分鐘就能獲得實(shí)體的打印模型，然后整個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的每個(gè)專業(yè)人員都可以在打印模型基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行修改，并與團(tuán)隊(duì)中的其他人即時(shí)分享對(duì)設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)“所見(jiàn)即所得”，大幅度提高汽車設(shè)計(jì)的效率。

(二)開(kāi)發(fā)層面

3D打印技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以方便快捷的制作高精度造型復(fù)雜的零件。而汽車中恰恰是有很多造型復(fù)雜的高精度零件。

對(duì)于批量比較小、達(dá)不到開(kāi)模規(guī)模的高端車而言，3D打印也可以直接制作一些材料能夠滿足要求的零件，降低成本，譬如F1賽車、豪華車、超跑的一些零件。

對(duì)于需要大批量生產(chǎn)的零件，3D打印因?yàn)椴牧虾统杀镜脑蛭幢啬苓m用。但是3D打印可以制造使用零件，尤其是一些造型非常復(fù)雜、精度要求高、需要反復(fù)調(diào)試的零件。3D打印可以快速制作出一系列具有細(xì)微差異的可測(cè)試零件來(lái)幫助開(kāi)發(fā)出最合適的零件，以確保最后定型生產(chǎn)的是選用了最好的零零件。而由此帶來(lái)的好處是提高了整個(gè)開(kāi)發(fā)效率，縮短了上市周期，并降低了時(shí)間和成本，諸如排氣歧管、差速器殼、后橋等零件都通過(guò)這種方式進(jìn)行原型開(kāi)發(fā)。

目前，3D打印技術(shù)可以大幅度降低汽車開(kāi)發(fā)過(guò)程中和制造過(guò)程中的成本，提升工作效率，降低新車型新零件的開(kāi)發(fā)時(shí)間，最終這些會(huì)反應(yīng)到汽車的價(jià)格和品質(zhì)上，品質(zhì)更好，技術(shù)更完善、價(jià)格更便宜的汽車會(huì)因?yàn)?D打印技術(shù)的普及而出現(xiàn)，消費(fèi)者也會(huì)從中收益

至于3D打印直接打印出未來(lái)大批量生產(chǎn)的汽車，還需要技術(shù)3D打印材料、3D打印速度的進(jìn)一步突破，目前3D打印汽車依然只是夢(mèng)想。