市值将超120亿美元，汽车行业3D打印应用走向主流

来源：汽车商业评论 (张鸥) 22年3月4日 09:20

来源：Manufacturing 作者：Nolan Beilstein

原型设计，服务汽车比赛，在供应链困境期减轻车企负担——汽车行业已经与3D打印牵手许久，伴随着技术革新，这段密切关系也变得越来越不可分割。

来自分析公司SmartTech的一份报告预计，汽车3D打印代表着90亿美元的收入机会；到2028年，汽车行业3D打印市场的价值将超过120亿美元。

对于汽车制造商来说，3D打印最值得一提的贡献是分别发明了打印的砂型铸造模具和型芯以及金属粘合剂喷射。

在砂型铸造模具和型芯方面，采用的技术来自Desktop Metal公司旗下的ExOne公司或Voxeljet公司。这些公司制造的打印机可以打印芯子和形状，然后可以在传统的铸造工艺中使用，制造金属零件。本质上，它是在打印正常工艺中使用的工具。

金属粘合剂喷射技术被描述为“一种古老但新潮的技术”。在这种工艺中，工业打印头有选择地将液体粘结剂沉积在一层薄薄的粉末颗粒上，以建造高价值和独一无二的零件和工具。

在3D打印朝着批量生产的方向稳步前行的道路上，粘合剂喷射将成为连续生产终端零件的重要过程。福特和大众等汽车制造商将使用它来3D打印金属零件。

来自3D打印公司的其他硬件，如惠普公司的多喷射融合技术和Carbon公司的数字光合成技术，也都侧重于汽车零件的生产。

3D打印可用于制造模具和热成型工具快速制造抓手、夹具和固定装置。这使汽车制造商能够以低成本生产样品和工具，并消除投资高成本工具时的未来生产损失。

在美国的几家主要汽车制造商中，每个初始原型装配的80%到90%左右都是3D打印的，而且自动化的趋势越来越明显。其中一些受欢迎的部件是排气管、进气口和管道的部件。这些部件通过数字设计、3D打印，并在短时间内安装在汽车上，然后通过多次迭代进行测试。

支架是小型和相当平凡的部件，在过去工程师受制于传统的制造方法时，这些部件很难优化。目前，工程师可以设计出优化的支架，并在3D打印的帮助下将这些设计变为现实。

虽然原型设计仍然是3D打印在汽车行业内的主要应用，但将该技术用于工具制作正在迅速流行起来。大众汽车便是一个主要案例，他们将粘结剂喷射技术用于构建部件。

引领3D打印终端零件生产的是热敏PBF（与激光或电子束PBF相反）和无层光聚合技术。前者目前由惠普和Stratasys公司部署，而后者则是一些公司的产品，如Carbon、3D Systems、ETEC（桌面金属）等。

目前，与汽车制造相关的生产量非常大，每个零件都有数十万次的运行。这将是大多数3D打印技术目前难以处理的。但许多高端汽车制造商将其汽车的生产量限制在几千辆，这使得自动化3D打印成为一种可行的选择。

也因此在汽车行业里逐渐出现了更多的探索性项目，成为行业趋势之一。专门的3D打印公司已经参与了进来，以满足当下需求。汽车制造商最终将试图寻求大批量的生产应用。

目前，部分车企正在专门为3D打印挑选合适的小型项目，作为一款在增材制造技术领域有意义的车辆，推动品牌发展，但不会大批量销售。

2022年2月，福特汽车发布了中央控制台和座椅下的官方CAD文件，2022年Maverick的车主可以为自己的皮卡创建3D打印配件，如杯架、电话线整理器和垃圾桶隔板，个性化他们的车辆内部。

3D打印技术和行业本身已经发展到了我们随时都能够在车辆中看到终端部件的程度。福特汽车声称到2023年，它将在一款轿车中使用金属3D打印部件。Maverick则像是一个打头阵的试点项目。

在汽车行业内还有另外一个最突出的案例——在汽车比赛中的应用。对于一次性的、复杂的零件来说，用传统的制造方法成本高昂，因此会选择更加适用的3D打印。

2015年，宝马公司宣布其第500个水泵轮为3D打印并将其安装在汽车的动力系统上。早在2010年，宝马使用选择性激光熔化（SLM）技术制造了一个单件的轻质金属水泵轮，它取代了多件式水泵轮。这些水泵轮用塑料部件组装在他们的德国房车大师赛赛车上。

汽车比赛是3D打印的一个伟大用例。它类似于其他领域，如火箭，花费巨大，而且你只做一个。如今，最具成本效益的设计制作方式往往是3D打印。许多3D打印制造商与F1车队合作，在实用的基础上更能够为品牌的营销宣传添砖加瓦。

惠普MJF（Multi Jet Fusion)3D打印业务的全球负责人瓜延特·桑马丁（Guayente Sanmartin）说，汽车是许多在进行数字化转型的行业之一，惠普正在与世界各地的几十家汽车制造商、供应商和生产伙伴合作，设计和开发从原型到生产的可持续部件。

例如，在2021年底，日本CAD和3D打印公司SOLIZE宣布，它将使用惠普3D打印机为NISMO（日产的改装和赛车部门）制造停产的终端备件。使用该技术的原因包括灵活的设计、虚拟库存和可持续的按需生产，有助于减少工业废物和二氧化碳排放。

大众汽车公司分享了最近的一个使用案例，强调惠普金属喷射技术为T-Roc敞篷车的A柱生产的部件。这些结构件通过了碰撞测试认证，重量比传统部件轻近50%。这是汽车制造商首次将金属粘合剂喷射技术用于结构件。

2021年，在决定再次将其制造工艺转向3D打印后，福特公司与惠普公司联手开创行业先河，将使用过的3D打印部件和粉末转化为注射成型的汽车部件。这一壮举的主要意义在于它减少了3D打印材料对环境的不利影响。

福特与惠普一起为很可能会被填埋的废旧粉末找到了高价值的应用，将其转化为功能性和耐用的汽车零部件。

这些回收材料首先安装在福特超级卡车F-250上，被用于制造注射成型的燃油夹。这些部件不仅达到了传统制造的同类产品所提供的化学和防潮标准，而且在重量（7%）和成本（10%）方面超过了它们。

汽车行业仍然是3D打印的最大应用领域之一。进入2022年，汽车制造商正继续寻求对这项技术更广泛的利用，以帮助缩短供应线，并彻底改变全球业务的完成方式。

在不久的将来，增材制造的汽车应用将不再局限于赛车、超跑和超高端汽车，3D打印对汽车的主流领域可能产生更重大的影响。