導(dǎo)讀：幾十年來(lái)(lái)，德國(guó)汽車(chē)公司一直致力于推動(dòng)(dòng)3D 打印在汽車(chē)制造上的應(yīng)用。許多公司都擁有專(zhuān)門(mén)的實(shí)(shí)驗(yàn)室，并且多年來(lái)(lái)一直在進(jìn)(jìn)行大規(guī)模的研究和產(chǎn)(chǎn)品開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)。他們通過(guò)(guò)與那些老牌的服務(wù)(wù)機(jī)構(gòu)和 3D 打印原始設(shè)備制造商 (OEM)合作，以及德國(guó)弗勞恩霍夫研究所進(jìn)(jìn)行合作，建立起了難以逾越的技術(shù)(shù)優(yōu)(yōu)勢(shì)。此外，這些公司中的許多廠(chǎng)家已經(jīng)(jīng)開(kāi)(kāi)始在 F1 和定制高端汽車(chē)定制中廣泛使用 3D 打印部件，充分利用了 3D 打印的制造優(yōu)(yōu)勢(shì)。在美國(guó)和亞洲，3D打印造車(chē)的聲勢(shì)還比較弱。不過(guò)(guò)最近，我們卻發(fā)(fā)現(xiàn)這一應(yīng)用領(lǐng)(lǐng)域出現(xiàn)了一匹新的“黑馬”——通用汽車(chē)，盡管它是全球最大的兩家汽車(chē)制造商之一，但卻在進(jìn)(jìn)軍3D 打印技術(shù)(shù)領(lǐng)(lǐng)域后大放異彩。

2022年7月27日星，通用汽車(chē)最近對(duì)外宣布它使用了60,000 個(gè)(gè)采用惠普（HP）的粘合劑噴射技術(shù)(shù)（MJF）制作的柔性“擾流板封閉密封”零件，將用于 2022Tahoe 車(chē)型。該公司通過(guò)(guò)GKN 的 Forecast 3D裝置以及BASF Forward AM Ultrasint TPU 1材料來(lái)(lái)生產(chǎn)(chǎn)這些零件。通用汽車(chē)還依靠 AMT 的蒸汽平滑技術(shù)(shù)來(lái)(lái)完成這些零件。

令人耳目一新的是，通用汽車(chē)公司向世界展示的是一個(gè)(gè)使用 3D 打印制造車(chē)輛橋梁的案例，該部件是一種靈活的部件，事實(shí)(shí)上這并不是增材制造擅長(cháng)(zhǎng)的方向。此外，該公司還宣布將在其新的凱迪拉克 CELESTIQ 模型中安裝 100 多個(gè)(gè) 3D 打印部件，包括金屬和聚合物。它已投入 8100 萬(wàn)(wàn)美元在其增材工業(yè)(yè)化全球技術(shù)(shù)中心制造這款汽車(chē)。毫無(wú)(wú)疑問(wèn)(wèn)，通用汽車(chē)對(duì)3D 打印霸權(quán)的爭(zhēng)奪會(huì )(huì)讓德國(guó)人更加努力。梅賽德斯、寶馬和大眾汽車(chē)這些德國(guó)汽車(chē)公司往往更專(zhuān)注于深入的技術(shù)(shù)和流程知識(shí)。多年來(lái)(lái)，他們一直致力于材料、自動(dòng)(dòng)化、后處理、鑒定方法等方面的工作。相比之下，通用汽車(chē)入局是比較晚的，它是從 2020 年左右開(kāi)(kāi)始接觸3D打印業(yè)(yè)務(wù)(wù)，并從一項(xiàng)服務(wù)(wù)中訂購(gòu)了 60,000 個(gè)(gè)增材零件?？梢钥闯?，德國(guó)公司擁有更深入的增材制造知識(shí)，但如果通用汽車(chē)可以依靠外包服務(wù)(wù)來(lái)(lái)獲得增材零件并在新聞宣傳上搶占先機(jī)，那這也不失為一種有價(jià)(jià)值的方法。

無(wú)(wú)需粉末床融合技術(shù)(shù)的 3D 打印汽車(chē)零件

同樣，SOLIZE 正在使用 HP 系統(tǒng)為日產(chǎn)(chǎn)的 NISMO 汽車(chē)制造零件。這可能意味著(zhù)我們可以看到其他沒(méi)(méi)有太多增材制造知識(shí)背景的汽車(chē)制造商通過(guò)(guò)服務(wù)(wù)快速推出組件。

德國(guó)對(duì)粉末床融合的巨額投資也減緩了他們對(duì) 3D 打印的采用，并造成了該技術(shù)(shù)不必要的昂貴。粉床熔融增材技術(shù)(shù)在材料和機(jī)器上有很大的利潤(rùn)空間，以及非常高的成本基礎(chǔ)。它也非常復(fù)雜，這意味著(zhù)公司將需要幾年時(shí)(shí)間來(lái)(lái)部署它。由于它是一種復(fù)雜的技術(shù)(shù)，看起來(lái)(lái)可以在工廠(chǎng)中使用，因此公司投入了數(shù)年時(shí)(shí)間將其工業(yè)(yè)化。這導(dǎo)致德國(guó)的許多汽車(chē)應(yīng)用在幕后呆了很長(cháng)(zhǎng)時(shí)(shí)間。

現(xiàn)在，使用粘合劑噴射技術(shù)(shù)，可以實(shí)(shí)現(xiàn)更低的零件成本，尤其是在自動(dòng)(dòng)化程度高的情況下。只需要用軟件來(lái)(lái)鑒定合格的部件，并且該技術(shù)(shù)最適合批量生產(chǎn)(chǎn)，而不是許多獨(dú)特的部件，當(dāng)然定制化部件也是有著(zhù)很大潛力的。帶有簡(jiǎn)(jiǎn)單材料擠壓系統(tǒng)的綁定式金屬3D打印也可以為某些幾何形狀提供低成本的部件，相信Markforged和巴斯夫一定會(huì )(huì)進(jìn)(jìn)一步推動(dòng)(dòng)此類(lèi)技術(shù)(shù)。

同時(shí)(shí)，一些更高性能的聚合物，尤其是聚酰胺，可以進(jìn)(jìn)一步推動(dòng)(dòng) 3D 打印在汽車(chē)零部件中的滲透。如果汽車(chē)行業(yè)(yè)使用可靠的材料擠出機(jī)來(lái)(lái)制造部件，這可能會(huì )(huì)產(chǎn)(chǎn)生非常大的成本效益。在粉末床熔融金屬和聚合物上投入的大量資金也應(yīng)該會(huì )(huì)導(dǎo)致一些新部件的大規(guī)模打印。

汽車(chē)零件將在哪里進(jìn)(jìn)行 3D 打??？

有志于進(jìn)(jìn)行制造的服務(wù)(wù)平臺(tái)，如MakerVerse，可以進(jìn)(jìn)一步部署零部件，而不像Morf3D、Azoth3D和Sintavia等服務(wù)(wù)那樣需要大量的資金。然而，3D 打印在汽車(chē)零部件中的未來(lái)(lái)在哪里？

從原型到最終使用的部件，現(xiàn)在似乎是正確的時(shí)(shí)機(jī)。事實(shí)(shí)上，我們期望未來(lái)(lái)會(huì )(huì)有更多公司使用3D 打印汽車(chē)零部件，但運(yùn)作模式可能還不能確定：他們會(huì )(huì)通過(guò)(guò)服務(wù)(wù)打印它們嗎？還是他們會(huì )(huì)要求現(xiàn)有的 1、2 和 3 級(jí)合作伙伴打印這些項(xiàng)目？雖然汽車(chē)制造商擁有 3D 打印知識(shí)和經(jīng)(jīng)驗(yàn)，但他們的供應(yīng)商目前沒(méi)(méi)有。這些供應(yīng)商在財(cái)務(wù)(wù)上也沒(méi)(méi)有多少空間來(lái)(lái)對(duì)3D 打印進(jìn)(jìn)行有深度、富有想象力的投資。

那么，汽車(chē)公司是否會(huì )(huì)自己 3D 打印零件呢？對(duì)于其中一些組件，這是有可能的。制造商們可以提供高價(jià)(jià)值的定制產(chǎn)(chǎn)品，從中獲取所有利潤(rùn)。他們可以有能力的話(huà)可以快速進(jìn)(jìn)行橋梁制造，或者在內(nèi)部創(chuàng )(chuàng)建新模型，但是汽車(chē)零件3D 打印的運(yùn)營(yíng)(yíng)模式還有待進(jìn)(jìn)一步觀(guān)察。

哪些汽車(chē)零件將被 3D 打印？

使用 3D 打印為汽車(chē)行業(yè)(yè)制造哪些組件也將是一個(gè)(gè)難題。我們已經(jīng)(jīng)看到了定制的 SLA組件、鈦合金組件、FDM組件、可見(jiàn)(jiàn)的、隱藏的和輕量化的零件，以及具有集成功能的零件。每個(gè)(gè)人都在玩不同的材料、技術(shù)(shù)和應(yīng)用。

除了夾具和固定裝置外，模具工具也是一個(gè)(gè)明顯的領(lǐng)(lǐng)域。大規(guī)模定制的聚合物部件似乎也很明顯。在某些情況下，我們還可以看到集成的整體化、輕量化的元件。用于底盤(pán)和更大組件的定向能量沉積 (DED) 和線(xiàn)弧 AM 式工藝將非常令人興奮，但距離應(yīng)用似乎還很遠(yuǎn)。

最大的機(jī)會(huì )(huì)在于全球數(shù)百萬(wàn)(wàn)汽車(chē)零部件的維護(hù)、修理和大修 (MRO) 業(yè)(yè)務(wù)(wù)中，這也是在新汽車(chē)平臺(tái)上的基本性能增強(qiáng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。此外，我們應(yīng)該意識(shí)到，其他制造方法制造的汽車(chē)零部件的成本與 3D 打印行業(yè)(yè)對(duì)其零部件的收費(fèi)之間仍然存在巨大差距。我們需要解決這個(gè)(gè)問(wèn)(wèn)題才能取得進(jìn)(jìn)展。

通用汽車(chē)的CELESTIQ

CELESTIQ是通用汽車(chē)將在其全球技術(shù)(shù)中心內(nèi)手工制造的一款限量版汽車(chē)。我們經(jīng)(jīng)?？吹?3D 打印項(xiàng)目陷入困境，因?yàn)閺氖律a(chǎn)(chǎn)的人不想花時(shí)(shí)間將新技術(shù)(shù)引入制造業(yè)(yè)務(wù)(wù)。手工制造這輛汽車(chē)，將使通用汽車(chē)能夠了解 3D 打印零件并以明確和封閉的方式將它們安裝在汽車(chē)上。

在這種情況下，增材制造不必在完全取代汽車(chē)公司其他車(chē)型的制作路徑，它將只針對(duì)這個(gè)(gè)特定系列的汽車(chē)上的部件進(jìn)(jìn)行。重要的是，如果通用汽車(chē)在使用增材制造生產(chǎn)(chǎn)定制車(chē)型這方面發(fā)(fā)現(xiàn)了很好的效果，未來(lái)(lái)也許真的會(huì )(huì)對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)(chǎn)做出一些變革。

△標(biāo)致的3D 打印手機(jī)或卡片夾。圖片由 Stellantis 提供。

汽車(chē)公司在量產(chǎn)(chǎn)車(chē)上賺的錢(qián)很少，但在昂貴的定制汽車(chē)線(xiàn)路上就是另一番光景了。制造商在制造定制汽車(chē)方面也有副業(yè)(yè)，例如 Bentley Mulliner、Porsche Individual 和 Mercedes Guard。這些都是小批量，但利潤(rùn)很高。

理想情況下，制造商可能希望通過(guò)(guò)向數(shù)百萬(wàn)(wàn)人出售的大批量、有利可圖的獨(dú)特零件，使定制變得司空見(jiàn)(jiàn)慣。要做到這一點(diǎn)(diǎn)，你需要極大的信心和制度變革。這種情況很理想，但也極難實(shí)(shí)施。同時(shí)(shí)，終極定制車(chē)是一次性概念車(chē)。這是一輛非常昂貴的汽車(chē)，耗資數(shù)百萬(wàn)(wàn)美元，但展示了設(shè)計(jì)的未來(lái)(lái)。概念車(chē)是全世界都可以看到的技術(shù)(shù)玩具。像其他汽車(chē)品牌銷(xiāo)售的限量版超級(jí)跑車(chē)，價(jià)(jià)格也都在100萬(wàn)(wàn)美元以上。

那么，如果通用汽車(chē)現(xiàn)在開(kāi)(kāi)始一直在內(nèi)部制造小批量、手工制造的汽車(chē)呢？據(jù)報(bào)道，該公司希望為CELESTIQ 收取 300,000 美元的費(fèi)用。如果該公司使用 3D 打印和補(bǔ)充技術(shù)(shù)，這實(shí)(shí)際上可能是非常有利可圖的。

與其在概念車(chē)上賠錢(qián)，通用汽車(chē)還可以每年限量生產(chǎn)(chǎn)可使用的工作車(chē)輛。這些對(duì)公司來(lái)(lái)說(shuō)(shuō)可能是高利潤(rùn)的，同時(shí)(shí)吸引了記者和汽車(chē)愛(ài)(ài)好者。這些汽車(chē)可以以可管理和盈利的方式為品牌創(chuàng )(chuàng)造光環(huán)(huán)效應(yīng)。

當(dāng)然，目前還不確定這是否是公司的意圖。CELESTIQ 可能是一個(gè)(gè)一次性的測(cè)試平臺(tái)，可以讓自己熟悉 3D 打印的模式。但是，想象一下，通過(guò)(guò)在街上的圍觀(guān)者面前制造完全瘋狂、可駕駛的汽車(chē)來(lái)(lái)展示您的品牌，您可以創(chuàng )(chuàng)造出什么樣的營(yíng)(yíng)銷(xiāo)發(fā)(fā)起點(diǎn)(diǎn)。想象一下，如果客戶(hù)為您的設(shè)計(jì)探索預(yù)先付費(fèi)，并在此過(guò)(guò)程中激發(fā)(fā)品牌熱情。想象一下，如果你每年以每輛 150 萬(wàn)(wàn)美元的價(jià)(jià)格向汽車(chē)收藏家出售 300 輛汽車(chē)，財(cái)務(wù)(wù)將不再是問(wèn)(wèn)題，這種方法也可以很好地利用 3D 打印。

除了能夠制造大量的模具和工具外，增材制造是可以讓一家公司為這種定制汽車(chē)生產(chǎn)(chǎn)大量零部件的關(guān)(guān)鍵技術(shù)(shù)。想象一下，如果 CELESTIQ 不僅僅是一次性的，而是一種未來(lái)(lái)的方法，它可以創(chuàng )(chuàng)造歡呼聲、創(chuàng )(chuàng)意點(diǎn)(diǎn)和引領(lǐng)(lǐng)世界潮流。那么對(duì)于通用汽車(chē)公司來(lái)(lái)說(shuō)(shuō)，30萬(wàn)(wàn)美元一輛定制跑車(chē)，它將是一個(gè)(gè)終極的營(yíng)(yíng)銷(xiāo)工具，一個(gè)(gè)具有成本效益的營(yíng)(yíng)銷(xiāo)工具和一個(gè)(gè)可以四處行駛的展示舞臺(tái)。

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