随着3D打印技术的发展,越来越多的汽车制造商正积极将其引入生产流程,以此提升制造效率、优化设计,并提供更加个性化的车辆。
无论是电动汽车、大众市场车型还是奢华豪华车,3D打印已经逐渐成为汽车行业价值链中的一部分,并且正逐步替代或补充一些传统工艺。
据数据显示,2023年,全球汽车3D打印市场规模达到47亿美元,预计到2032年年均增长率将达到14.2%,这一增长主要得益于对定制化车辆需求的不断攀升。那么,3D打印在汽车行业中具体是如何应用的?它又有哪些优势呢?
为了深入探讨这些问题,我们将聚焦使用3D打印技术的欧洲汽车制造商,并梳理这些品牌在生产成品零件、制作功能原型、定制工具或其他独特元素方面的应用。
01.德国
德国汽车工业以其高质量和创新能力享誉全球,3D打印技术在该国有着深厚的历史积淀。宝马和大众等知名品牌已在3D打印领域深耕了20至30年之久。而如今,保时捷、奥迪、梅赛德斯-奔驰、欧宝等主要汽车品牌也纷纷涉足3D打印领域,建立了专属的3D打印中心和研发部门。
3D打印在整个生产链中发挥着关键作用,涵盖从经典车型的研发到装配与修复等各个环节。目前,越来越多的汽车零部件(如车身和传动部件)以及内饰部件都通过3D打印制造。
为满足多样化的制造需求,德国制造商采用了多种3D打印技术与材料。例如,保时捷在2020年利用激光粉末床熔融(LPBF)技术制造了电动机外壳,并通过SLM Solutions的解决方案优化了拓扑结构,显著减轻了零部件的重量。
3D打印工装夹具,图片来自:宝马
而宝马则在其整个生产链中运用了包括SLS、大规模打印和近期的金属丝弧增材制造(WAAM)等技术。2023年,宝马位于Oberschleißheim的中心通过增材制造生产了超过30万个零件。
戴姆勒的移动3D打印中心,图片来自:梅赛德斯-奔驰
此外,大众汽车在其沃尔夫斯堡工厂主要聚焦金属3D打印,并在埃姆登校区为学员介绍了FDM技术及其应用优势。同时,梅赛德斯-奔驰将3D打印主要用于维修服务,建立了配有数字孪生技术的移动3D打印中心,为其巴士(戴姆勒卡车和巴士)在当地生产备件。
02.法国
在法国,雷诺、Alpine、标致和布加迪等品牌早已将增材制造技术融入日常生产。由于品牌定位不同,各集团的3D打印应用也各有侧重。例如,布加迪致力于通过3D打印减轻超级跑车部件的重量,以进一步提高车辆性能。
超级跑车Tourbillon采用3D打印底盘,图片来自:布加迪
该品牌近期设计了一款采用金属3D打印技术制作的底盘,将悬挂重量减轻了45%;还利用激光粉末床熔融技术(LPBF)制造出了全球最大的钛合金3D打印制动钳。
雷诺则注重将3D打印技术内部化应用,在弗林斯建立了一个3D打印中心,集成了FDM、多喷射熔融(MJF)和后处理等技术。该制造商既生产功能原型,也打印成品部件,例如汽车内饰的可定制元素,或者限量900辆的Alpine A110 R的内后视镜盖。
标致308内饰定制部件,图片来自:标致
标致则与多家服务供应商合作,利用增材制造来设计部分汽车零部件,并在快速成型领域有所投入。
03.西班牙
几年前,3D打印在西班牙的汽车制造业中还相对不发达。然而,如今增材制造在西班牙汽车行业已广泛应用于零部件生产。根据西班牙国家汽车零部件生产商协会(Sernauto)报告,西班牙是欧洲第四大汽车零部件生产国,相关行业中有1000多家企业。SEAT、CUPRA和LIUX等品牌如今都在生产工艺中运用3D打印技术。
3D打印工作车间,图片来自:SEAT
作为大众集团成员,SEAT和CUPRA在其增材制造中心运用了多种3D打印技术,如MJF、SLS、FDM和PolyJet。SEAT的增材制造零件80%为原型,其余为零部件和工具。
Animal电动汽车,图片来自:LIUX
LIUX是一个致力于通过创新技术改变电动汽车产业的西班牙品牌。其最具代表性的成果之一是LIUX Animal,这是一款由可回收材料或植物材料3D打印而成的电动汽车。通过增材制造技术,LIUX成功降低了70%的能耗,减轻了车身重量,缩短了生产周期并减少了二氧化碳排放。
04.英国
谈及英国的汽车制造业,人们自然会想到宾利、捷豹、劳斯莱斯等生产高端豪华车的品牌。这些制造商也正逐渐将增材制造技术引入生产流程,包括宾利、迈凯伦和MINI在内的知名汽车品牌都在利用3D打印技术。
Valiant超跑,采用3D打印后副车架,图片来自:阿斯顿·马丁
这些品牌运用3D打印的方式之一便是定制独特跑车,这与英国汽车业一直以来奢侈、豪华的形象十分契合。阿斯顿·马丁早在2021年首次尝试聚合物挤压技术,近期又借助金属3D打印技术开发了新款Valiant,这是一款可合法上路的赛道版车型。
而劳斯莱斯不仅在航空航天领域以金属增材制造著称,还将金属和聚合物3D打印应用于其汽车领域,最近的代表车型是特别定制的La Rose Noire,其中包含一个3D打印的下进气歧管。
05.意大利
意大利主要的汽车制造商,包括法拉利、玛莎拉蒂、兰博基尼、帕加尼、达拉拉、菲亚特和阿尔法罗密欧等品牌,均已采用或尝试了3D打印技术,用于制造原型和终端部件。
增材制造技术使这些制造商提高了车辆的生产效率与性能。位于意大利汽车谷的企业以豪华和定制为特点,而定制正是增材制造的核心优势之一。
比赛中的法拉利跑车,图片来自:法拉利
例如,法拉利已尝试了金属3D打印,使用DMLS技术为其车辆(包括F1赛车)制造更高性能的金属部件和空气动力学组件。玛莎拉蒂的MCXtrema则采用了3D打印车身设计,并借助PolyJet技术定制了车辆座椅。
Sián采用了3D打印部件,图片来自:兰博基尼
事实上,在欧洲汽车制造商纷纷采用3D打印技术的同时,中国车企也不甘落后,积极探索增材制造在汽车领域的应用。包括上汽集团、吉利、比亚迪、蔚来汽车等行业巨头均在不同程度上开展了3D打印相关项目。
全球汽车产业正在经历一场变革,3D打印技术以其独特的优势正在不断影响汽车设计、生产与服务的各个环节。无论在欧洲还是中国,越来越多的车企正加速布局3D打印,推动行业迈向更高效、更绿色、更个性化的未来。