2018/01/29
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3D打印制造汽车零部件原型 大幅节约研发时间和成本
在3D打印技术众多的应用领域中，汽车行业是3D打印技术最早的应用者之一。早在3D打印技术发展的初期，一些欧美发达国家的汽车制造企业就开始将3D打印技术应用于汽车研发过程，如今已经被广泛应用于汽车零部件的研发。
近日，我们走进上海某汽车零部件企业，了解3D打印是如何应用于汽车零部件制造，以及3D打印对汽车行业带来的影响和转变。
该汽车零部件公司主要业务是生产天窗系统，包括普通天窗、全景天窗、以及全天窗模块等产品，具有优秀的设计、工程和制造能力，宝马、通用、大众等名牌企业都是他们的客户。
为了弥补在产品研发验证方面的缺陷，经过8个月时间的充分调研，他们最终锁定了美国Stratasys公司最新的FDM工业级设备F123系列——Stratasys F270
材料方面，由于ABS材料良好的强度、柔韧性、机械加工及抗高温性能，以及经过了严格的抗10000次的耐磨性测试，成为其研发工程师的首选塑料，完全满足他们对零部件强度的要求。
!["3D打印制造汽车零部件原型]("http://img1.gtimg.com/auto/pics/hv1/48/151/2261/147060078.png")
实际环境中，这款3D打印设备的使用体验如何呢?负责的研发工程师称，经过日夜不间断的打印测试，目前的良品率高达90%以上，不良品主要是由于工程师自身的原因造成，比如技术参数设置不准确，由设备自身原因导致的不良品率几乎为零。生产效率方面，平均十几个小时就能完成汽车零部件的打印，对其打印速度基本满意，而且打印成本也在可接受的范围内。从这个角度来看，3D打印设备已经发展到了“可靠、一致、可预测”的程度。
!["3D打印制造汽车零部件原型]("http://img1.gtimg.com/auto/pics/hv1/192/151/2261/147060222.png")
目前，该公司引进3D打印技术主要的应用集中于研发环节，体现为3D打印试验模型、功能性原型等形式。相关负责人表示：“以前在汽车天窗部件上的研发采用CNC机床或者手工制造，包括切削、钻孔、粘接等工艺，费时费力，甚至不少样件需要委外加工，如果达不到要求就要重新做，大量的时间成本就耗费在这个环节。有了3D打印机以后，我们自己就能做研发，不再需要委外加工，简单快捷，并且能够实现快速修改设计方案并反复大量迭代。在确保原型产品设计质量的同时，大大缩短了产品设计和原型开发所需的时间，提高了研发效率。”
据介绍，该公司自行打印比委外加工的成本支出降低了近50%。此外，由于委外加工的采购流程非常繁杂，把3D打印的制造全程放在自己公司后，时间成本有非常明显的节省。
由于“直接制造”对零部件机械性能、光洁度等要求严格，因此对3D打印技术水平的要求高，对应的成本也较高，国内目前更多地还是用于产品的原型验证。另外，受到打印机成型尺寸的限制，有的大尺寸天窗部件需要分解成多个部分，打印完成之后进行拼接。
相比国外，国内汽车零部件企业目前自主购买使用3D打印设备的比例还不太高。但是，汽车行业由于自身规模大、研发投入多、应用3D打印技术时间长等因素，将在3D打印技术应用中占据重要位置。汽车行业巨大的市场规模为3D打印技术应用提供了广阔的市场空间，我们相信在未来，3D打印在材料性能、成本方面有望达到汽车直接生产应用的要求，向具有更高价值的应用转变。
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