"SLS之父"许小曙微信解答:3D打印在汽车业应用

嘉宾讲述：

广义的3D打印，有七种基本类型，图中标红的三种已经在汽车工业中直接使用。

汽车的很多零部件，都可以用3D打印完成它的加工，如图所示的各种外形件、内饰件、支撑件、壳体件以及容器类的构件都可以用3D打印来完成。

第一个方面是用于设计验证、性能测试的手工样件（原型件）的制作

第二方面是用于结构复杂零件的直接制作，图中所示Daimler Chrysler发动机上的进气歧管，就是3D打印出来的，可以直接装在实车上运行。

第三方面是用于汽车上的轻量化结构零件的制作，这种结构零件在汽车上用的还不是很多，需要汽车的设计人员，从设计思路上创新，用各种蜂窝结构来替代实心或实体结构。

第四方面用于定制专用的工装和检测器具，图中所示的三个案例，最左边是行李箱盖的安装用的工装， 中间和右侧的是检测器具

第五方面是整车模型的制作，以往是用油泥模型，当3D打印技术出现之后，可以在一定程度上取代油泥模型。当然，3D打印的模型还不能像油泥模型那样好修改，这也是3D打印需要进一步完善的地方。

课堂问答

Q1：3D打印技术很早就有了，引入汽车领域有特殊门槛吗？哪些方面是实现3D打印技术量产应用的关键？

A1：3D打印技术确实出现有近20年，但是进入在汽车领域应该说不是它的强项，因为汽车是一个大批量生产的产品，而3D打印更适合于个性化产品和小批量产品的生产。

Q2:.3D打印对材料有什么样的要求？

A2：目前可以用于3D打印的材料的种类还是非常有限的，而目前世界上用选择性激光烧结的一些主流材料基本就是纯尼龙材料、尼龙/玻璃微珠复合材料、尼龙/碳纤维复合材料，与汽车上实际使用的材料种类相比还是有很大差距的。

Q3:该如何优化3D打印材料的成本？如何保证多材料混打的可行性？

A3：汽车产品生产成本是一个相对的概念，在批量非常小的情况下，模具的成本摊在单件产品上的比较高，这样它的单件产品就会比较贵。所以对单件或者小批量的产品，用3D打印方式生产，它的成本是相对来讲低廉的。而像年产几十万辆汽车的这种批量，如果用3D打印的方式生产，目前来看成本是不合算的。

Q4:通过3D打印的方式生产的零部件，其力学性能、化学性能等能否达到传统加工方式经过复杂机加工和热处理的效果？如何解决打印件强度方向性强度差异问题？3D打印在空间三维方向如何增加弯曲特性？

A4：我们对材料的力学性能已经给出了一些指标，可以满足汽车上相应零件的强度要求。

对于3D打印中FDM技术，其产品在竖直方向的强度，是水平方向的三分之一左右；而对于SLS技术而言，三个方向性能是基本一致的。

Q5: 众所周知金属3D打印的技术含量很高，且国内形成了比较典型的几大流派，如果我们要介入金属3D打印行业，是以研发粉体材料好呢？还是以购买粉体材料进行后续的3D样件的打印更合适呢？

A5：个人认为对于整车制造或者零部件制造企业而言，直接去研发粉体材料不是你们的主要工作，建议还是以购买材料和设备，着重进行后续的3D打印工件的制造工艺的研究，这个才是你们的主业。

Q6： 3D打印和CNC等同类技术相比，有何优势？

A6：这是两种不同的技术，3D打印是增材制造，是用增加相应的材料来成型工件的。而CNC是减材制造，是用去除多余的材料来成型工件。这两者也各有各的优势，CNC的加工精度会高于3D打印，而3D打印能够制造的零件的复杂程度要远高于CNC。

Q7：3D打印是否必须与3D扫描结合使用？

A7：3D打印和三维扫描仪的结合使用是肯定的，3D打印完成的是成型，是一个工件三维物体的成型， 而扫描是三维数据的采集，它们是完成两个阶段的不同的工作任务。

Q8：3D打印和快速成型的优缺点？

A8：3D打印和快速成型是技术发展的两个阶段，快速成型是3D打印的早期阶段，而3D打印则是快速成型的近期阶段。

Q9：针对汽车动力总成（发动机 变速箱）方面零部件打印的主要困难和挑战？在汽车内饰件3D扫描和打印设备，材料及软件情况?

A9：对汽车动力总成这方面用3D打印，目前还没有看到相应的案例。

Q10：除了汽车行业，目前3D打印在国外的应用主要体现在哪里？

A10：在国外用得最多的是航空航天、医疗等一些个性化极强的领域，比如定制人的牙齿、骨骼，这些都只能是量身定制；航空航天器对特殊零部件的综合性能要求高，重量要轻，强度要高，形状要复杂，基于这些特点，它用3D打印这种方式是合适的。

Q11：3D打印未来趋势是什么？

A11：个性化定制肯定是3D打印最适合的领域。3D打印的未来发展趋势，首先是材料的多样性，要研发出更多的材料来满足我们的各项产品对材料多样性的要求。 第二是打印机的系列化，从成形尺寸、成形材料种类等方面都形成系列。

Q12：3D打印未来能替代传统的铸件和冲压件吗？

A12：3D打印是传统加工方式的一种重要补充，它的主要功能不是替代，而是补充，3D打印和CNC结合是一种非常好的形式。

Q13: 打印设备使用寿命大约多久？

A13：按照国外的经验来说，用了十年的设备现在还在使用，当然这需要日常的维护和维修。

Q14：3D打印在汽车中应用的瓶颈是什么？

A14：目前的瓶颈还是它可以使用的材料相对而言还是太少，和汽车实际应用的材料相比，3D打印的材料还是太少。

关注3D打印微课堂，请加微信号“lwj_c110”！并请务必署名“姓名+公司+职位”！

盖世微课堂：是盖世汽车推出的基于微信平台的一种“线上讲授 实时讨论“的活动。盖世汽车网通过整合行业资源，以第三方客观严谨的态度召集行业精英创建专业微信群组，不定时邀约前瞻技术领域专家开堂授课、解疑答难，使知识获取更加高效，让交流呈现零距离！欢迎关注！

（文章来源：盖世汽车网）