激光选区打印在汽车研发中的应用

演讲内容分为四个方面内容，前期的增材技术简介，汽车行业现状与发展趋势、汽车研发与制造发展趋势与瓶颈，以及SLM技术在汽车产业中的应用。

增材的分类，这张表是我们从1980年的SLA到激光选区烧结的应用，我涉及的是激光选区熔化设备的一些研发和应用，目前在航天有一个比较高的平台，我们做的零件就能实际的测试。3D打印有一个最大的好处是前期的模型制造，现在有了跨越式的发展，到实体的零部件的直接应用，包括一些加速器类已经应用了3D打印的零件，通过了一些打靶的测试。这一块后面也是希望激光选区熔化能更好地结合在汽车上。这一块也很有它独特的一些优点，包括王总讲的小批量、多品种也是适合结构复杂的，对于这几种技术特别是金属来说，它比电子束的精度相对要高，也更适合零部件的直接制造的应用。在航天中最大应用是减重，同样汽车中现在提倡环保的概念，希望汽车能更省油，后面3D打印技术可能会给汽车带来一些减重方面的好处，这一方面包括前期在设计的过程中，也发挥了一些作用。前期GE在全球做了一个征求，他们的专业设计师，设计最低2033克，但他们对这个还不是太满意，这是在全球发布的一个案例，一个印尼的小伙子用了一个不是主流的软件做出来的，273克，接近原来的十分之一，这让他们的专家感到震惊，GE有一个模式叫制造外包，下一步可能会有设计外包的理念，3D打印会对设计带来一个很大的冲击。以后可能GE不需要那么多的设计师在现场工作，包括在中国大家还提倡一个“人”的概念，公司要人多，有可能设计分包出去，把其它的分包出去，这样就能提供一个更好的作品、产品。这一块平台在设计外包过程中发挥了巨大的作用，这也是3D打印对整个社会做出的改变所在。

回归到激光选区，这个技术是从前期的零件三维模型导入，比如可以用CAD的模型导入，导入到设备过程中，铺粉、激光熔化、成型缸下降、零件成形等等。

汽车行业现状与发展趋势，总结起来三点，现在市场趋于饱和，沈总说每年新研发出来的车辆是350辆，但整个市场对这个需求量其实没有那么大，相对地，竞争会加剧，销量的增量也没有那么大，所以这一块怎么控制成本，新技术和新车型的研发速度一定要加强，3D打印可能会起到一个很大的作用。现在汽车研发过程中可能会面临一些瓶颈，包括产品的研发周期比较长，比如一个全新的产品可能需要57个月可能还不包括之前的技术研究。这里的产品设计，自由度受到很大的限制，包括从产品材料、结构设计、后端制造工艺，但3D打印可以把这三者进行有机结合，使整个产品达到有机集成，提高整个自由度。

影响产品设计的因素：前期零件的脱模、复杂的结构设计、双色注塑，这个可能会对产品设计过程是一些比较大的影响因素，这些都是比较难以完成现在常规的设计。

说到激光选区在汽车中的应用，这是我一个师兄，也是严老师的学生，他们接的一个课题，这个课题大概还有三周左右要结题了，他们也完成不了，找到一个德国的说三个月，费用大概五十万，钱他们能接受，主要是周期接受不了。我们在一次闲聊的过程中说可以帮他们做一下试试，用了一个星期的时间完成了，后来发现确实对实际过程中具有一定的推动作用，后面按照他的要求，他们从国外买了一些粉末材料，我们进行新材料的测试也打出了一些零件，现在正在进行后续的测试。

第二是轻量化的结构设计，这些轻量化的结构设计过程中这里还放了一个图片，第一个是当时237克的零件，现在汽车采用蜂窝的结构或者点阵的网状结构，实际过程中还是有一些难处的，这里通过3D打印，把很多的结构件可以一体打印出来，完成多孔进行轻量化的设计和制造。

第三个就是个性化定制过程，现在中国有钱人越来越多，他需要个性一点的汽车，从方向盘到座椅以及内饰件都是有要求的，可能要打上他的logo、名字、标志，在座的可能下面也有很多有这种需求的，也可以在后面结合3D打印技术，打印一些你的爱人或者女朋友的东西送给她，这样你们的爱情可能会更好一点。这是结构件上的应用，前面也是采用3D打印技术，激光选区熔化做了一些实体零件的制造，后面还是要进行相关后续的热处理和相关的精加工，现在虽然精度高了，但实际过程中还是有点问题的，正常的一般大概在5丝左右。这里是刚才三位专家说的，这个只是对前期加工方式的补充，不是做一个革命，因为没有比较谁好谁坏，只是谁更适用，可能是前期满足了相关功能性，时间缩短了，功能满足了，也达到了高温高负荷的运转要求。

这是一个3D打印汽车，通过SLM和SLS两种技术做了一台3D打印汽车，最后跟按照传统方式制造的车一样，也达到了所有的测试要求，可以上到德国的高速路面上进行跑车的实验。我们了解到很多的汽车行业实际过程中还是有应用的，用的范围包括汽车模具，最早的一句话，这个是一汽主任说的，他们在欧洲模具现场发现很多的模具镶块，他感觉很好奇，他们看过程中特别感兴趣问了人家，人家说这是3D打印的一些镶块，现在在一汽他们也是想把这种3D打印技术应用到模具的制造过程中。包括其他的产品件，因为镶块可能会换的比较多一点，这一些可以提升模具的寿命，减少模具的磨损量，散热快一点，加工的间隔更短一些，提高效率。

在支撑块的应用，包括焊装的支撑块和滚轧的支撑块，这里支撑块的结构可能随着汽车的结构比较奇形怪状，这里3D打印也发挥了它的作用，我们可以打印一些结构比较复杂的零部件，而且不受产品外形的限制，包括一些整车，其他的支撑块。另外一个是汽车检测的工装，这里很多小的安装组建，包括打印铝合金的型面，要求有精准和工装，因为做这些很容易坏，另外加工也比较慢，用3D打印可以解决周期的问题。之前想做一种或者梯度材料的复合，相当于碳纤维基体上进行铝、铜这一类的金属性的复合实验。以及包括像后门的洞开头检具上做了一些应用，这也是在3D打印的实际应用中比较多的。因为我们上海在李处的支持下，还有一个相当于工程服务中心，也是一个开放的平台，这里不以商业的盈利为目的，也是为了推动上海整个3D打印的技术发展，包括前期跟很多会员单位做的东西是我们贴钱做的，如果有这些需求，包括前期特殊材料或者零件都可以到时候联系我们，到时候可以一起开发来做这些技术，我相信3D打印不单是汽车，在整个行业中会用的越来越广泛，最后真诚的邀请各位领导专家到我们那去进行指导，谢谢。

简介：高级工程师，上海市科技计划人才；上海市增材制造协会会长；上海复杂金属构件增材制造工程中心主任；上海航天增材研究室主任；中国科技大学特聘教授；中国3D打印产业联盟副理事长。主要从事高端设备设计及工艺技术研究。先后参与工信部、科技部、科工局、上海市科委/经委、航天科技及上海航天各类课题数十项。研究开发3D打印设备和其成型过程中的关键工艺，并依托航天复杂零件整体制造领域的应用。获得航天科技进步二、三等奖，上海科技进步三等奖等多项奖励。

（文章来源：盖世汽车网）