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b体育:当3D打印“邂逅”汽车工业


b体育:当3D打印“邂逅”汽车工业

  2015年初美国底特律车展上,橡树岭国家实验室(ORNL)生产的谢尔比眼镜蛇(Shelby Cobra)经典超级跑车一经亮相,便引发了一场超级讨论。

  在这场以汽车行业未来为大趋势的车展中,橡树岭的眼镜蛇却逆流而行,带领人们重返上世纪60年代。

  抛光漆和镀铬修饰的车身是3D打印的成果,但逼真的效果却也使这辆跑车成为了自身成功的受害者。

  “人们会走过来,然后说,这没有给我们带来什么。”橡树岭制造系统组负责人Lonnie Love说。直到Love将一个写着“这是一辆3D打印汽车”的指示牌放置在跑车的挡风玻璃上后,才引来了人们的驻足观看。

  这辆眼镜蛇复制品无疑向人们证明了增材制造技术在汽车工业中的巨大潜力。通过这些技术,汽车制造商大大节省了开发时间,缩减了生产周期的碳足迹,并可以为特定市场量身定制汽车。

  6周的时间里,研究人员使用碳纤维增强聚合物打印眼镜蛇的底盘和车身,与正常生产的汽车具备2万多个零件相比,橡树岭制造的跑车只有不到70个部件,且重量仅为1600磅。

  “事实上,我们可以在两三天内就制造完成一个全新的动力传动系统。”Love说,“就生产制造方面而言,整辆汽车是非常便宜的。”

  “橡树岭所做的一切非常令人兴奋,因为它向我们展示了这一切可以被推向一个更高的水平。”福特汽车公司增材制造研究团队领导者Ellen Lee说。她同时对3D打印的眼镜蛇赞不绝口。

  在过去的30年里,增材制造技术一直以某种形式被汽车制造商使用着,只是其使用范围大都局限于汽车设计和原型阶段的一次性部件上。

  “当今在注塑成型和冲压等制造进程方面的竞争是残酷的。”Lee表示。虽然机器生产诸如车门、保险杠、底盘等部件,往往需要数月进行准备并花费数百万美元,但生产过程却很短,而这恰恰是工厂以每分钟一辆的速度生产出几十万辆汽车的必须要素。

  而另一方面,增材制造每一个部件却需要耗费数小时。此外,增材制造技术本身也存在潜在的结构性问题:零部件之间印有连续层,当它们在同一维度承受压力时,可能会以某种形式弯曲从而导致断裂。

  印刷过程会留下难看的圆齿型边缘,以至于橡树岭的研究人员在制造眼镜蛇的过程中不得不花费大量时间进行打磨,使边缘变得平滑从而符合经典曲线。

  对于福特汽车公司这样的大型汽车制造商而言,3D印刷的价值是未来在汽车设计和制造所需的模具方面力争上游。

  “通过在原型阶段使用这些技术,你可以在不改变模具的情况下重复设计。”福特汽车公司增材制造技术专家Harold Sears表示。这使得生产周期从以年为单位缩减至短短几个月,也使新汽车的设计速度大幅提升。

  Sears解释说,大部分用来进行汽车零部件生产的模具都是特定的,它们由钢和铝铣制,制作过程昂贵、费时又耗能巨大。因此,对于生产原型汽车或者限量汽车而言,不仅得不偿失,而且扩大了生产线的能源足迹。

  通过3D打印机,工程师可以在数个小时内开发出自定义的模具,并完成一些传统加工工艺无法完成的工作。不仅能减少生产中使用的能源,为清洁技术如电力和燃料电池汽车创造更加有力的环境足迹,还可以减少投资回报时间。

  Lawrence Gasman是一家3D印刷调研公司的负责人,他发现3D打印的出现降低了汽车供应商和公司在小尺度范围制造汽车的壁垒。“这正在吸引越来越多的企业家进入到该领域。”他说。

  Local Motors制造出了自己的3D打印汽车Strati,其目标非常明确:在全国各地的微型工厂里构建可定制的汽车。他们希望赋予购买者对于汽车更大的控制权,就如同苹果专卖店的经销商:顾客进店,在电脑上确认想要的汽车特性,第二天把印刷好的车开走。

  而这一方法也避免了不同清洁技术公司之间的冲突。“我们正在打造的数字平台允许消费者自己选择定制的汽车使用何种燃料。”Local Motors首席战略官Justin Fishkin说。

  比如在东部沿海地区,电动车充电更为方便,那么消费者就可以选择电动的传动系统;若在氢气站较多的地区,消费者可能需要购买燃料电池汽车;而另外一些顾客则可能更加青睐混合动力汽车。

  今年年初,美国总统奥巴马宣布田纳西大学将领导一项投资高达2.59亿美元的先进制造项目,包括橡树岭、福特汽车公司、Local Motors公司在内的122个成员将会参与其中。

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