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嘿!科技|3D列印技術,能與百年前的流水線生產相提並論嗎?

偉大發明所能帶來的影響,在當時那個年代都是難以預測的,

1450年的印刷術如此,1750年的蒸汽機如此,1913年由福特汽車公司創始人亨利•福特發明的工業流水生產線也是如此。而今,3D列印技術將如何改變這個世界呢?

3D列印技術,是指通過連續的實體層疊加,逐層增加材料來生成三維實體的技術,與傳統的去除材料加工技術不同,

因此又稱為添加製造或增材製造技術,以前稱為快速成型(簡稱RP)技術。

作為一種綜合性應用技術,3D列印結合了數位建模技術、精密機械、機電控制技術、資訊技術、材料科學與化學等諸多方面的先進技術知識,具有很高的科技含量。

3D印表機是3D列印的核心裝備,它是集機械、控制及電腦技術等為一體的複雜機電一體化系統,主要由高精度機械系統、數控系統、噴射系統和成型環境等子系統組成。

3D列印技術,主要是指增材成型技術;從工藝上來講,3D列印技術突破了傳統成型方法,

它通過快速自動成型系統與電腦資料模型結合,無需任何附加的傳統模具製造和機械加工,就能夠製造出各種形狀複雜的原型,這使得產品的設計生產週期大大縮短,生產成本大幅下降。

3D列印按照產出材料不同會有一些分類。對於汽車製造來說,

會按照對產出材料的不同需求,選擇不同的3D列印形式。

對於產出零件為金屬材質的,原材料多採用金屬粉末或金屬絲。基本原理都是通過“熱源”熔化金屬,在經過冷卻凝固得到新形態的物體。這類3D列印按照熱源的不同進行分類,通常的熱源有-電子束、高能量雷射光束、熱敏打印頭。

分類為電子束自由成形製造(EBF)、粉末層噴頭3D列印(PP)、選擇性鐳射燒結(SLS)、選擇性熱燒結(SHS)、選擇性鐳射熔化成型(SLM)、直接金屬鐳射燒結(DMLS)。

產出零件為塑膠材質的,原材料大多採用絲狀,經過熱熔噴頭噴出,熱熔噴頭沿一定軌跡運動,從而製造出各種形狀的零件。

相比鑄造金屬,3D列印出來的零部件重量變輕,成本降低。更輕量的車身意味著更優的燃油經濟性表現,更低廉的製造成本對應著更實惠的購車價格。

目前汽車零件生產,很大一部分成本都用來製造模具,尤其是一些個性改裝件和一些小眾零件,為它們製造模具更是一件讓車廠頭疼的事兒。3D列印完全不需要考慮模具的問題,降低了產品開發費用。

當然除了優勢之外,還有一些問題有待解決......

雖然3D列印是直接立體成型,結構越複雜越有優勢,比如列印個鏤空工藝品什麼的。這一特點用在汽車上面自然也有用武之地,但是需要注意的是,汽車上的複雜結構不是工藝品,更多的是要考慮強度和耐久性。

比如變速箱中的滑閥箱和行星齒輪,雖然3D列印都能照葫蘆畫瓢把這些東西照樣子做出來,但是強度和耐久度都很難保證。

除此之外汽車上面很多部件對於強度要求極高,還是只能依賴傳統工藝製造。我們以轉向節為例, 轉向節利用襯套及螺栓與車身相連,通過法蘭盤的制動器安裝孔進行定位。在計算強度過程中需要考慮到車輛的震動,4G重力加速度,和兩個螺栓安裝孔中心的支反力等,這是無法用3D列印來完成的。至於那些造型複雜,但是對受力要求不高的部件,比如進氣歧管等等,就可以嘗試3D列印了。

3D列印畢竟是材料融化後一層層的堆積上去的,噴嘴的精度決定了它的表面不可能做到光滑。列印完成之後,還需要通過打磨機床,對零件進行打磨處理。所以說,要想直接用3D列印做大尺寸零件,那表面粗糙度不是能忍受的。

2015年,第一輛能夠上路的3D列印汽車-Strati被“列印”出來,製造過程從頭到尾只花費了44小時,它的車身覆蓋件、引擎蓋、底盤燈部件,均是由3D印表機列印出來的。

這輛由美國亞利桑那州的local Motors公司創造的3D列印汽車,是一輛雙門雙座敞篷小車,名為Strati。它是一款電動車,後輪驅動。根據官方消息,它的最高速度為80Km/h,搭載了6.1kWh電池,續航里程大約為100Km。

這樣的參數對於日常使用來說都成問題。同時該車毫無儲物空間,簡直就是一個只能滿足短途代步的四輪機器。

同樣是2015年,在三藩市舉行的O’ReillySolid會議上,DivergentMicrofactories(DM)公司推出一輛基於3D列印部件的超級跑車。

這輛車名叫“Blade”,這是一輛不折不扣的超級跑車,它能夠在短短2.2秒內從0加速至60英里每小時(邁凱輪P1的這個數字是2.8秒)。它的重量只有1400磅,並且安裝著一個4缸700馬力的雙燃料內燃機,可使用汽油或壓縮天然氣為燃料。

這輛車的主要受力結構都是由3D列印來完成,D列印方法製造節點式汽車底盤,重量減輕了90%,強度卻更高了,而且比使用傳統技術製造的汽車更耐用。但是這輛車可以說是不計成本的,雖然在品質上達到了較高的水準,但是並不具備普及3D列印造車這項技術的能力。

近日福特宣佈,他們正在探索如何利用3D技術列印大型一體式汽車零部件,如汽車阻流板,並將其用於原型車製作和未來車輛製造。

福特希望儘快將這項技術大規模應用在量產的乘用車上,由於量產車需要控制成本,所以福特前期主要利用該技術提高汽車的輕量化水準,和製造一些小批量的個性化配件。

3D列印普及之後對新車的研發也會有很大幫助,比如新車的內飾在研發階段一般會有很多種方案,單獨開模具很浪費,3D列印技術這個時候就很恰到好處了,直接打一套,以後不再用也無所謂。

1938年,哈利厄爾開始啟用的油泥模型也會因為有了3D列印技術而退出歷史的舞臺。

1913年,福特T型車上市後,美國民眾立即被它低廉的售價所吸引,源源不斷的訂單讓亨利·福特喜出望外,採用流水線生產方式後,福特T型車售價從1910年的780美元降低到360美元,低廉的售價給福特帶來了驚人的銷量。

我們大膽猜測,在不久的將來,福特像當年一樣率先普及3D列印技術造車,那麼汽車對於人們甚至會成為快消品。甚至會出現價格便宜,壽命只有一年的速食式汽車?或許3D列印技術會像當年的流水線一樣,給汽車製造業帶來新的變革。

從而製造出各種形狀的零件。

相比鑄造金屬,3D列印出來的零部件重量變輕,成本降低。更輕量的車身意味著更優的燃油經濟性表現,更低廉的製造成本對應著更實惠的購車價格。

目前汽車零件生產,很大一部分成本都用來製造模具,尤其是一些個性改裝件和一些小眾零件,為它們製造模具更是一件讓車廠頭疼的事兒。3D列印完全不需要考慮模具的問題,降低了產品開發費用。

當然除了優勢之外,還有一些問題有待解決......

雖然3D列印是直接立體成型,結構越複雜越有優勢,比如列印個鏤空工藝品什麼的。這一特點用在汽車上面自然也有用武之地,但是需要注意的是,汽車上的複雜結構不是工藝品,更多的是要考慮強度和耐久性。

比如變速箱中的滑閥箱和行星齒輪,雖然3D列印都能照葫蘆畫瓢把這些東西照樣子做出來,但是強度和耐久度都很難保證。

除此之外汽車上面很多部件對於強度要求極高,還是只能依賴傳統工藝製造。我們以轉向節為例, 轉向節利用襯套及螺栓與車身相連,通過法蘭盤的制動器安裝孔進行定位。在計算強度過程中需要考慮到車輛的震動,4G重力加速度,和兩個螺栓安裝孔中心的支反力等,這是無法用3D列印來完成的。至於那些造型複雜,但是對受力要求不高的部件,比如進氣歧管等等,就可以嘗試3D列印了。

3D列印畢竟是材料融化後一層層的堆積上去的,噴嘴的精度決定了它的表面不可能做到光滑。列印完成之後,還需要通過打磨機床,對零件進行打磨處理。所以說,要想直接用3D列印做大尺寸零件,那表面粗糙度不是能忍受的。

2015年,第一輛能夠上路的3D列印汽車-Strati被“列印”出來,製造過程從頭到尾只花費了44小時,它的車身覆蓋件、引擎蓋、底盤燈部件,均是由3D印表機列印出來的。

這輛由美國亞利桑那州的local Motors公司創造的3D列印汽車,是一輛雙門雙座敞篷小車,名為Strati。它是一款電動車,後輪驅動。根據官方消息,它的最高速度為80Km/h,搭載了6.1kWh電池,續航里程大約為100Km。

這樣的參數對於日常使用來說都成問題。同時該車毫無儲物空間,簡直就是一個只能滿足短途代步的四輪機器。

同樣是2015年,在三藩市舉行的O’ReillySolid會議上,DivergentMicrofactories(DM)公司推出一輛基於3D列印部件的超級跑車。

這輛車名叫“Blade”,這是一輛不折不扣的超級跑車,它能夠在短短2.2秒內從0加速至60英里每小時(邁凱輪P1的這個數字是2.8秒)。它的重量只有1400磅,並且安裝著一個4缸700馬力的雙燃料內燃機,可使用汽油或壓縮天然氣為燃料。

這輛車的主要受力結構都是由3D列印來完成,D列印方法製造節點式汽車底盤,重量減輕了90%,強度卻更高了,而且比使用傳統技術製造的汽車更耐用。但是這輛車可以說是不計成本的,雖然在品質上達到了較高的水準,但是並不具備普及3D列印造車這項技術的能力。

近日福特宣佈,他們正在探索如何利用3D技術列印大型一體式汽車零部件,如汽車阻流板,並將其用於原型車製作和未來車輛製造。

福特希望儘快將這項技術大規模應用在量產的乘用車上,由於量產車需要控制成本,所以福特前期主要利用該技術提高汽車的輕量化水準,和製造一些小批量的個性化配件。

3D列印普及之後對新車的研發也會有很大幫助,比如新車的內飾在研發階段一般會有很多種方案,單獨開模具很浪費,3D列印技術這個時候就很恰到好處了,直接打一套,以後不再用也無所謂。

1938年,哈利厄爾開始啟用的油泥模型也會因為有了3D列印技術而退出歷史的舞臺。

1913年,福特T型車上市後,美國民眾立即被它低廉的售價所吸引,源源不斷的訂單讓亨利·福特喜出望外,採用流水線生產方式後,福特T型車售價從1910年的780美元降低到360美元,低廉的售價給福特帶來了驚人的銷量。

我們大膽猜測,在不久的將來,福特像當年一樣率先普及3D列印技術造車,那麼汽車對於人們甚至會成為快消品。甚至會出現價格便宜,壽命只有一年的速食式汽車?或許3D列印技術會像當年的流水線一樣,給汽車製造業帶來新的變革。