
利用3D打印技术快速加工汽车零部件原型产品,已经成为一种得到广泛认可的技术,可以帮助节省时间和生产成本。一家名为Local Motors的初创企业计划通过3D打印加工完整汽车,并在北美国际汽车展览会上演示了他们的先进技术,把一辆汽车成品带到了展示区域。相关生产系统被称作BAAM,表示大面积累加制造工艺,是3D打印加工大尺寸零部件的一种方式。
3D打印机制造商Cincinnaiti公司和橡树岭国家实验室联合为BAAM系统开发相应设备和工艺流程方案。Local Motors的研发计划是3D打印领域的又一次创新尝试,也是首次探索打印整车的可行性。
当然,真正意义上完完整整的汽车是不可能一次性3D打印出来的,但可以做到加工出整个车身和底盘结构。Local Motors展示车辆安装了雷诺电动汽车部件(来自Twizy城市车),因此整车特性接近电动汽车,最高行车速度为40公里/小时。3D打印汽车在经过碰撞测试,以及光滑和涂装处理后,才能作为完成品上市销售,现在还只是处在概念验证阶段。雷诺汽车公司并不是指定的电气和机械零部件供应商,选用雷诺产品只是因为适应性和可靠性程度较高,使用起来更加简单方便。
车身底盘是分层3D打印出来的,其中每一层都拥有专门的刀具加工路径。加工原材料为碳纤维复合材料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS),市面上存在大量的颗粒状成品,而且价格比普通的长丝可塑材料更便宜,现在普遍应用在3D打印领域内。Local Motors公司对碳纤维含量从13%到20%的原材料(由SABIC公司提供)进行了性能测试。每一块不含机械或电气设备的3D打印部件熔融连接为一个整体,座椅坐垫由其他设备单独生产。

前翼子板和车头灯,清晰显示3D打印多层结构
3D打印的挑战
Local Motors展示的3D打印汽车和完成品相比还有一定差距,外观看起来还比较粗糙。虽然后期的机械抛光和涂装工艺可以解决这些问题,但是具体的实现手段还处在可靠性验证阶段。当前参观者看到的其实是零部件的组合品,车辆主结构在3D打印和后期处理中仍然需要更精密的加工。现在展示的汽车更像中学生的手工作业一样,如果真想把它转化成符合市场需求的商业产品,所面临的挑战要远大于简单应用一些3D打印零部件。Local Motors公司非常乐观地认为3D打印汽车在两年内就可以成为畅销车型,但真正面临的困难可能远超他们的想象。
展示3D打印汽车的制造时间为44个小时,而Local Motors公司相信耗时能够缩减到一天之内。预期目标价格在1.8万到3万美元之间,客户可以根据自己对车辆的喜好提出私人定制要求。该3D打印汽车是由全世界10万人组成的一个工程社团创造出来的,Local Motors内部团队负责确定各设计部件的可靠性,并最终制造拼装成完整车辆。Local Motors公司将根据设计参与者工作的重要程度,以利益分红的方式为他们提供报酬。

数控铣床进行精加工处理
公司还计划在全美建立多个3D打印汽车微型工厂,每个工厂的造价预估在800万到1000万美元之间,利用5台或以上的3D打印机和数控铣床,每年产量保证在3000辆左右。第一家工厂将建立在田纳西州的橡树岭国家实验室附近;第二家计划建立在马里兰州的国家港湾,因为位置靠近华盛顿特区,将有利于产品的商业推广。如果微型工厂的模式取得成功,Local Motors将陆续在其他国家建立更多的工厂。
3D打印产品适用于各种不同的汽车类型,比如电动汽车、越野车,甚至摩托车。在当今这个由计算机控制加工工艺流程的时代,Local Motors的发展前景看起来并没有想象中那么光明。如果该公司能够进一步改良3D打印汽车各部分的精细程度,迎来一个广阔的市场还是很有希望的。除了电气机械设备的安装,3D打印汽车的其他工艺都采用了人工处理的方式,这种做法虽然看起来略显落后,但也表明了Local Motors公司对3D打印汽车的信心。







