浅谈3D打印技术在汽车制造与维修领域应用

阅读 292 发布时间:2016-10-31 15:08

近年来中国的很多领域都开始积极应用3D打印技术,进一步提高制造领域的技术含量然而在汽车制造领域中,3D打印技术仍然处于起步阶段。很多国内外汽车企业都在争夺,中国这个庞大的市场,汽车企业向临着日益激烈的市场竟争。3D打印技术将给汽车行业带来新的技术突破。在汽车的制造和维修领域,积极应用3D打印技术能够有效地提高生产率,降低生产成本,从而提高汽车企业的市场竟争力

1 3D打印技术及其特点

所谓的3D打印技术又被称为增材制造,也就是运用数字模型来对一个任何形状的二维固体物品进行复制。在计算机辅助设计软件的协助下,可以通过数字编辑的方式,将特定的加工样式制作成为数字化的模型文件,然后使用特定的添加剂,使用3D打印机来对各种具有很高的可塑性的物质进行加工、分层和叠加,从而得出立体、真实的固态形体,完成3D打印之后,还可以对3D模型进行进一步的处理,例如对其进行打磨、固化、剥离和后期修整。

3D打印技术对传统的制造方法进行了突破和颠覆,在传统制造领域,具有越复杂的结构的物品,就需要越高的制造成本。而3D打印技术对机械设备和模具进行了淘汰,同时简化了繁琐的加工工序,不仅有利于产品制造,更有利于产品创新,还能够实现个性化的私人定制。与此同时,3D打印能够对余料进行回收,无需设置复杂的流水线,是一种绿色环保、高效节能的技术。

2 3D打印技术在汽车制造领域的应用

2010年,美国Local MotorS公司率先推出了一世界第一台3D打印汽车,这一也标志着3D打印技术在汽车领域的应用取得了突破性的进展。

2.1 运用3D打印技术制造汽车零部件

在对汽车进行研发和制造的过程,需要制作数量庞大的零部运样件,要制作这些零部样件往往需要较长的制作周期、然而为了在市场竟争中脱颖而出,汽车企业致力于小断缩短汽车的开发周期,为了实现这一目的,可以积极应用3D打印技术:使用3D打印技术来制造汽车零部件,能够节约20%的成本,缩短40%的开发周期。可以使用金属激光烧结3D打印技术,对金属样件进行打印,选择钴铬钼合金、钛合余、铝合金、小锈钢等作为3D打印的原材料,简化了加工过程,同时具有高效率、低成本的特点。

2.2 运用3D打印技术制造汽车模具复杂型腔

在现代汽车发展的过程中,零部件形状的复杂程度越来越高,从而提高了模具制造的难度。以汽车中的空调外壳为例,由于其外形非常复杂,造成模具具有非常复杂的型腔和型_芯,在制作中往往只能通过镶嵌和拼接的方式来制造模具,这样不仅缩短了模具的使用寿命,降低了其使用的精度,而目延长了生产周期:如果应用激光烧结3D打印技术来制作汽车模具的复杂型腔,则可以实现复杂型腔的整体加工,提高模具的使用寿命,降低30%左右的生产成本,缩短70%左右的加工时间。一些使用传统制造技术难以完成的制造任务,例如制造换挡手柄模具型芯,也可以使用3D打印技术来完成。

2.3 运用3D打印技术实现零部件的轻量化之道

为了实现节能减排,汽车企业往往将轻量化作为一个重要的发展目标,要降低整车的重量,就必须降低零部件的重量,这就需要对零部件的构造进行简化,并使用轻星化的材料。只有用3D打印技术,才能在保障零部件质量的基础上减轻零部件的重量。例如使用镍合金制造D1赛车进气歧管,其最薄壁厚达仅为2mm ,使用传统制造技术是很难实现的。

3 3D打印技术在汽车维修领域的应用

3.1 运用3D打印拄术实现零部件定制

汽车维修行业普遍面临着几个重要的问题,例如限量版和新版汽车往往具有较少的零部件,在对其维修时不得不单独开模制造零部件,提高了维修的成本。在汽车行业的发展过程中,汽车的车型越来越多,维修店和4店难以将全部车型的零部件配齐。还有一些一车型面临下线或者年限使用较长,厂商不再提供其零部件,导致维修困难。维修店和4S店如果需要使用无库存或紧缺零部件,也必须单独开模。

这些问题造成汽车维修店和45店的维修效率难以提高,而目需要付出较大的维修成本,产生较大的浪费。如果使用3D打印技术则可以很好地解决这些问题。例如在制造汽车零部件时,就可以对其零部件的三维数字模型文件和生产加工数据进行保留,维修店和4S店只需对其进行调用,再使用3D打印技术,就可以在短时间内将这些零部件打印出来,无需重新开模。这样各种车型维修过程中对零部件的需求都可以得到满足,而且维修成本和维修时间都得到了降低。

3.2 运用3D打印技术制造汽车维修工具

随着车型的不断增加,汽车维修所使用到的工具数量和种类也越来越多,特别是一些特殊的车型及其零部件,一般维修工具往往难以满足具维修需要。因此可以用3D打印技术来制造其实维修工具,从而满足特殊汽车的维修要求。汽车维修店或4S店只需进行3维建模和模型切片,并配备合适的2D打印设备,根据实际需要确定打印的参数。即可在较短的时问内获得所需的维修工具。

4 结语

3D打印技术立足于信息技术、材料技术、控制技术和智能制造技术,随着这些技术的不断进步,3D打印技术在各领域的应用也越来越成熟。在汽车的制造和维修领域,3D打印技术已经发挥了巨大的作用,在3D打印技术的推动下,汽车行业会向着个性化定制、便捷化和智能化的方向发展。


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