近年来,3D打印发展迅猛,其正以年均约30%的速度在增长。相较技术与业务的增长,媒体的关注度大幅提升,甚至有些过热。但事实上3D打印并不是神器,仍有很多需要改进之处;同时3D打印更不是泡沫,应该引起各方面的关注。
传统制造(减材制造)中,工件构造越复杂意味着单位制造成本越高,而3D打印无论工件构造复杂与否,单位制造成本相同,其目标市场恰好是需要复杂工件构造的市场,越复杂就越有竞争力。当3D打印降低了成本之后,其目标市场也将进一步扩大。低成本小批量生产、复杂零件加工、部件功能提升、个性化定制产品、绿色生产、新的供应链和零售模式等成为3D打印在工业应用中的驱动力。
从制造专利来看,目前全球增材制造的专利大多集中在设备、打印工艺和应用方面,在成型材料的设计和制造方面十分缺乏,这也成为阻碍增材制造技术进一步发展的瓶颈之一。同时,3D打印在技术开发和应用上存在投资间断区,需要政府多扶持研发;作为推动增材制造发展创新主体的企业也应更加注重应用。
3D打印在汽车制造中的应用前景广阔。数据统计,2017年全球新销售乘用车预计9700万辆,其中国内约为2500万辆;国内汽车零部件市场达万亿元规模。2014年,汽车占全球3D打印应用规模的16.1%;2019年,3D打印在汽车行业内的市场规模预计达11亿美元左右。3D打印所具有的缩短研发周期、降低研发成本、加速产品入市时间,轻量化、低碳化、供应链扁平化,快捷、个性化服务等优势,使其应用贯穿了汽车制造的概念、研发、制造、维修的全生命周期。
概念设计——3D打印技术被广泛应用于概念汽车的设计,将成为支撑未来定制化、高性能汽车设计与制造发展的重要技术。
研发——美国通用汽车公司的快速成型部门大量采用SLS和SL[**]3D打印技术进行产品开发,已经打印超过2万个零部件的验证模型;
功能件直接制造——3D打印直接制造具有复杂点阵结构的金属吸能装置,可降低汽车由剧烈碰撞形成的撞击力,提高安全性能;3D打印直接制造复杂结构,增加接触表面积,可提高汽车相关零部件的散热性能。如北京隆源成型制造的雷达天线,可达到16000个六角锥形孔的复杂程度,且性价比极高。
总体来看,当前的3D打印汽车应用主要为外饰、油压系统、制造工艺、排气系统等外部应用。未来发展将趋向于:轻量化设计与制造,如点阵、中空等复杂结构的设计与制造,零部件一体化设计与制造,新型碳纤维增强材料、轻合金材料的开发应用等;汽车发动机、动力传动系统、车轮等高性能零部件的直接成型;打破传统汽车设计理念的整车设计与制造;3D打印 ,智能汽车、汽车后市场云端打印服务
同时,3D打印汽车应用当前也面临着大批量生产的高成本,大尺寸、高性能零部件直接制造的关键核心技术的突破,已有成熟的行业标准体系下如何形成规模化准入及应用,以及商业模式等多方面的挑战。
ICT技术和制造业的结合产生了智能制造。作为智能制造的核心技术之一,3D打印是一个有效的补充工具,而非替代工具。并且,正确的工具应有正确的使用方法,不要拿着ipad去挖土还怪它不如铁锹。如果不改变规则、要求和期望,3D打印跟传统制造比有许多缺陷,所以不能用来替代传统的成熟制造方法。而如果改变规则、要求和目标,把3D打印作为另一种制造方法,增量发展,其将带来设计、制造的新纪元。面向未来,我们应用3D打印思维来设计、制造产品,拥抱智能制造。
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