3D打印汽车功能性零部件、内外饰及整车的应用

3.0 闻远设计 2023-02-23 179 4 1.64MB 7 页 2光币

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3D 打印汽车功能性零部件、内外饰及整车的应

用

摘要：　采用 3D 打印技术制造汽车终端产品,　代替传统零部件,　在车身、底盘、发动机以及

内外饰上直接应用,　可以实现产品创新、性能提升、个性化定制等目标。围绕 3D 打印零部件在

汽车上的直接应用,　介绍了国外成功的案例,　并且指出了国内相比国外在应用方面存在的差距,　

同时提出了推广 3D 打印零部件在汽车上应用的对策和建议。

关键词：　 3D 打印;　汽车零部件;　应用;

 1、前言

近几年,　大量的新品牌、新车型不断涌入汽车市场,　汽车产品更新换代的速度越来越快;环保法

规日益严格,　对汽车轻量化提出了更高的要求;千篇一律的汽车外形不再能满足客户的消费要求,

个性化定制的需求越来越强烈;这些都对车企提出了新的挑战。

3D 打印作为一种快速成型技术,　它以数字模型文件为基础,　利用粉末状金属或塑料等一些可以

粘合的材料,　通过逐层打印的方式来构造物体,　因此,　3D 打印无需开模,　可节省产品开发的成本

和时间,　并且不用受到模具的限制,　可构造复杂型面及异形结构,　适合柔性生产,　3D 打印与传统

加工工艺比较,　在推动产品快速化、轻量化、定制化方面的优势给汽车带来了新的机遇,　借助

3D 打印技术可以加速产品研发、助力轻量化、实现私人定制。

3D 打印技术源于 19 世纪 80 年代中期,　很早就被汽车行业所应用,　主要用来进行原型制造、造型

评审、尺寸验证等,　随着技术的发展和进步,　目前应用于生产的 3D 打印应用逐渐占据主要地位,　

3D 打印零部件不再只作为模型,　而是可以作为最终产品直接在汽车上使用。

 2 、3D 打印汽车功能性零部件的应用

以往,　受到传统制造业的限制,　汽车设计师在设计产品时,　往往会因为生产因素而牺牲产品性能,　

而3D 打印技术可以实现自由造型,　为零件设计带来了更大的发挥空间。

3D 打印可以制造很多传统工艺无法实现的复杂结构零件,　例如点阵结构、一体化结构、异形拓

扑优化结构等,　这些复杂结构不仅降低零件的质量,　还能发挥其他功能性的作用。

美国加利福尼亚州的FIT 公司通过选择性激光熔化3D 打印技术制造充满点阵结构的仿生发动

　机气缸盖 (图1)　,　该气缸盖质量减少了66%,　表面面积从 823　cm2 增加到 6　052　cm2,　显着提高了

气缸盖的冷却性能,　从而改善了赛车的发动机性能[1]。

法拉利668 赛车应用了 3D 打印的钢合金活塞,　　该零件内部添加了复杂的点阵结构 (图2)　,　不仅

可以减少材料的使用,　减轻零件质量,　又可以保证高冲击区域的强度,　使发动机实现更充分地燃

烧。

图1　3D 打印仿生气缸盖

图2　3D 打印活塞

国内主机厂也开始尝试通过 3D 打印制造汽车功能零件,　图3展示了采用选择性激光熔化3D 打

印技术制造的铝合金汽车轮毂,　中间选用1.5　mm×6　mm 晶胞点阵结构,　与同尺寸的传统铸铝车

轮相比,　降重 13%。

图3　3D 打印轮毂

3D 打印的汽车零件不仅用于功能性测试,　还可以应用于小批量生产,　甚至量产。

宝马 DTM 赛车动力系统安装的高精度铝合金水泵轮是通过 3D 　打印制造 (图4)　,　这一技术的采

用,　解决了水泵轮几何槽形加工困难的问题,　并且在恶劣的工作环境下,　验证了零件卓越的性

能。2015 年已经完成了 500 件3D 打印水泵轮的装配,　实现了小批量生产[2]。

宝马量产的 i8　Roadster 敞篷跑车装上了 3D 　打印的车顶支架 (图5)　,　这个件比常规工艺制造的车

顶支架质量轻 44%,　刚度增加,　实现软顶快速升高和降低,　并以锯齿形配置折叠和展开的功能。

成本是决定3D 打印能否用于量产的一个主要因素,　宝马公司通过工艺改进,　把这个零件相比压

铸的成本平衡点提高到了 60　000 件。也就是说,　产量在 60　000 件以内,　采用 3D 打印生产车顶支

架,　成本更低。

图4　3D 打印水泵轮

图5　3D 打印车顶支架

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摘要：

3D打印汽车功能性零部件、内外饰及整车的应用摘要：　采用3D打印技术制造汽车终端产品,　代替传统零部件,　在车身、底盘、发动机以及内外饰上直接应用,　可以实现产品创新、性能提升、个性化定制等目标。围绕3D打印零部件在汽车上的直接应用,　介绍了国外成功的案例,　并且指出了国内相比国外在应用方面存在的差距,　同时提出了推广3D打印零部件在汽车上应用的对策和建议。关键词：　3D打印;　汽车零部件;　应用; 1、前言近几年,　大量的新品牌、新车型不断涌入汽车市场,　汽车产品更新换代的速度越来越快;环保法规日益严格,　对汽车轻量化提出了更高的要求;千篇一律的汽车外形不再能满足客户的消费要求,个...

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