【工控中國(guó)  關(guān)注人物】隨著工業(yè)4.0浪潮的襲來(lái)，3D打印技術(shù)再次被推向風(fēng)口浪尖。3D打印，又名增材制造，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)的奇妙之處在于它大大地簡(jiǎn)化了復(fù)雜零件的生產(chǎn)，從傳統(tǒng)的減材制造轉(zhuǎn)變到增材制造，成型工藝重心轉(zhuǎn)移到同層與鄰層的微觀成型控制。

      目前，3D打印技術(shù)已在醫(yī)療、航空航天領(lǐng)域有了廣泛運(yùn)用。“其實(shí)汽車(chē)企業(yè)是3D打印技術(shù)的早使用者之一，甚至早于其在航空航天與醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。早在3D打印技術(shù)發(fā)展的初期，一些歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)企業(yè)就使用3D打印技術(shù)用作汽車(chē)的開(kāi)發(fā)和小批量試制領(lǐng)域。”Materialise大中華區(qū)銷(xiāo)售經(jīng)理 Koen Van de Perre如是說(shuō)道。

      “3D打印技術(shù)汽車(chē)行業(yè)的大貢獻(xiàn)在于模具開(kāi)發(fā)階段。從其應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，它確實(shí)落后于醫(yī)療與航空航天領(lǐng)域的發(fā)展，但這也意味著它在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用有著更多的機(jī)會(huì)與潛能。”

      汽車(chē)模具的未來(lái)：3D打印

      在當(dāng)前日趨激烈的汽車(chē)市場(chǎng)環(huán)境下，成本控制無(wú)疑成為了整車(chē)廠(chǎng)與零部件企業(yè)都面臨的重要課題。而從新技術(shù)與新車(chē)型的研發(fā)角度來(lái)說(shuō)，研發(fā)速度與成本緊密相關(guān)。

      在此背景下，3D打印技術(shù)便可“大顯身手”了。

      3D打印技術(shù)可快速加工復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件，并且其生產(chǎn)周期短、成本低。憑借這一優(yōu)勢(shì)，3D打印技術(shù)往往被用在模具生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

      Koen告訴記者，在傳統(tǒng)汽車(chē)制造領(lǐng)域，汽車(chē)零部件的開(kāi)發(fā)不僅需要長(zhǎng)時(shí)間的研發(fā)與測(cè)試，制造零件模具環(huán)節(jié)同樣也是一個(gè)漫長(zhǎng)的周期。“3D打印可發(fā)揮的效用就在于此，由于3D打印快速成型的特點(diǎn)，汽車(chē)廠(chǎng)商將這一技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)外形設(shè)計(jì)的研發(fā)中可極大地縮短設(shè)計(jì)時(shí)間和模型生產(chǎn)時(shí)間。”

      “當(dāng)我們?cè)谡務(wù)撝圃?，在談?wù)?D打印在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用時(shí)，并不是鼓勵(lì)大家應(yīng)用3D打印技術(shù)去打印所需要的產(chǎn)品。3D打印目前并不適合批量生產(chǎn)，它的潛力在于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的模具生產(chǎn)階段。3D打印技術(shù)無(wú)需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的產(chǎn)品，從而極大地縮短汽車(chē)模具的研制和生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)低生產(chǎn)成本?？梢哉f(shuō)，3D打印技術(shù)或?qū)⒏淖兤?chē)模具的未來(lái)。”Koen如是說(shuō)。汽車(chē)行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用案例：豐田輕量化座椅

      作為3D打印技術(shù)軟件解決方案及工程服務(wù)專(zhuān)家，Koen向記者介紹了一個(gè)Matereialise與豐田公司的合作項(xiàng)目——輕量化座椅。

      據(jù)Koen介紹，豐田公司與Materialise通過(guò)3D打印打造了復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)使得座椅不僅能夠獲得大的散熱能力，而且可以節(jié)省制造座椅的材料成本，同時(shí)增強(qiáng)了汽車(chē)座椅的安全功能。據(jù)悉，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，Materialise項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠使汽車(chē)座椅的總體積降低高達(dá)72％，質(zhì)量減少了高達(dá)18公斤。值得一提的是，這些設(shè)計(jì)并沒(méi)有增加材料的成本。

      對(duì)于與豐田的這個(gè)合作項(xiàng)目，Koen表示3D打印技術(shù)凸顯的優(yōu)勢(shì)在于三處。其一在于極大程度地縮短了產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間；其二，針對(duì)增材制造，輕量化必須要有一定的設(shè)計(jì)靈敏性，這不是傳統(tǒng)行業(yè)可為的。另外，進(jìn)行座椅輕量化設(shè)計(jì)還需要有專(zhuān)門(mén)的軟件做支持；其三則在于成本。據(jù)Koen介紹，作為的快速原型制造軟件解決方案和3D打印服務(wù)供應(yīng)商，從前期的軟件支持、輕量化設(shè)計(jì)到后期的生產(chǎn)，Materialise為豐田提供了全套的3D打印技術(shù)解決方案。

      3D打印技術(shù)在中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

      “把3D打印技術(shù)應(yīng)用到汽車(chē)領(lǐng)域是中國(guó)市場(chǎng)當(dāng)下所缺乏的，這一技術(shù)目前在中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的應(yīng)用范圍還不廣泛。”

      在Koen看來(lái)，除了應(yīng)用范圍上的短板之外，3D打印技術(shù)的另一挑戰(zhàn)在于機(jī)器穩(wěn)定性。如今市面上的打印機(jī)還未達(dá)到能夠重復(fù)打印出質(zhì)量產(chǎn)品的階段。

      “中國(guó)市場(chǎng)還不太成熟，這是挑戰(zhàn)，也是一個(gè)機(jī)遇。”

      2015年2月，三部委正式發(fā)布《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016年）》（簡(jiǎn)稱(chēng)《計(jì)劃》），根據(jù)《計(jì)劃》提出的目標(biāo)，到2016年，我國(guó)將初步建立起較為完善的3D打印產(chǎn)業(yè)體系，3D打印將達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在國(guó)際市場(chǎng)上占有較大的市場(chǎng)份額。

      政策東風(fēng)吹來(lái)，3D打印技術(shù)迎來(lái)利好發(fā)展機(jī)會(huì)。

      “目前，中國(guó)市場(chǎng)的技術(shù)水平所達(dá)到的層面跟美國(guó)、日本還有歐洲確實(shí)還有一定差距，與這些較為成熟的市場(chǎng)相比，中國(guó)市場(chǎng)還剛起步。然而從中國(guó)政府的支持力度與中國(guó)制造2025的未來(lái)潛力來(lái)看，未來(lái)的局勢(shì)將會(huì)發(fā)生極大的改變。未來(lái)三至五年，中國(guó)的機(jī)器OEM廠(chǎng)商可能會(huì)有更多的機(jī)會(huì)向海外去出口本土的機(jī)器，我們對(duì)此抱有極大的信心。”言語(yǔ)間，Koen對(duì)Materialise在中國(guó)市場(chǎng)的快速發(fā)展充滿(mǎn)了信心。