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汽車產(chǎn)業(yè)布局3D打印  | 3D打印產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

有這樣一個(gè)名詞，它時(shí)常被冠以“顛覆”、“變革”的光環(huán)；有這樣一項(xiàng)技術(shù)，雖然已問世二十多年但卻在近年才滲透到汽車、醫(yī)療、消費(fèi)品等各個(gè)領(lǐng)域，它就是3D打印。

幾年前，英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志曾將3D打印標(biāo)榜為“第三次工業(yè)革命”的標(biāo)志。而因其能夠?qū)?shù)字世界與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)結(jié)合得更為緊密，因此近年來得以在汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用。但是，隨著汽車科技化日益縱深，在汽車制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的當(dāng)下，3D打印是否真的是催動(dòng)變革的關(guān)鍵呢？

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1、通俗地來說，3D打印就是通過電腦建模，用機(jī)器將打印材料以極薄的厚度通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。
2、包括奔馳、本田、福特、大眾以及中國汽車品牌吉利等眾多車企都圍繞3D打印展開了積極探索。車企之所以如此積極擁抱3D打印技術(shù)，主要是因?yàn)樵摷夹g(shù)一定程度上具有降低成本、縮短周期、個(gè)性化定制、輕量化等優(yōu)勢(shì)。
3、3D打印適合小批量、定制化生產(chǎn)，但就汽車制造業(yè)而言，其并非具有天然優(yōu)勢(shì)。
4、因無法取代大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，目前3D打印僅是傳統(tǒng)制造的補(bǔ)充和創(chuàng)新，還談不上是對(duì)傳統(tǒng)制造模式的革命。

其實(shí)，3D打印算不上是一項(xiàng)全新的事物。早在上個(gè)世紀(jì)90年代3D打印就已經(jīng)問世，與普通打印機(jī)原理類似，只不過3D打印機(jī)的“墨水”是金屬、陶瓷、塑料等材料。通俗地來說，3D打印就是通過電腦建模，用機(jī)器將打印材料以極薄的厚度通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

3D打印的優(yōu)勢(shì)在于，擁有更快的成型速度、更低的制造成本和更高的精度。利用3D打印技術(shù)，可以在數(shù)小時(shí)或數(shù)天內(nèi)制作出概念模型。另外，由于其層層堆疊的特性，生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸微細(xì)、難于制造的零件也是它的強(qiáng)項(xiàng)。并且，通過選材和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，3D打印產(chǎn)品輕量化的優(yōu)勢(shì)更加突出，也因此被廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域。

3D打印智能巴士Olli

那么這些特性對(duì)于汽車而言又意味著什么呢？汽車零部件的開發(fā)往往需要經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的研發(fā)、開模、測(cè)試等多輪環(huán)節(jié)。而3D打印首先就減少了復(fù)雜零部件開發(fā)中的開模環(huán)節(jié)，極大地降低了汽車制造成本、縮短了研發(fā)周期。即便出現(xiàn)錯(cuò)誤，也能隨時(shí)修改設(shè)計(jì)文件，而不必推倒重來。

此外，在個(gè)性化時(shí)代，3D打印也為人們定制自己喜歡的汽車零部件提供了可行性，而其輕量化的屬性更是契合電動(dòng)車。可以說，3D打印促進(jìn)了汽車生產(chǎn)制造的創(chuàng)新能力。

以Strati和Urbee為代表的3D打印汽車最先獲得了公眾廣泛的關(guān)注，但這類產(chǎn)品更大程度上傾向于展示，并不是所有部件100%的3D打印。

其實(shí)，寶馬很早就將3D打印零部件納入概念車研發(fā)體系之中，過去10年寶馬利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)了100萬個(gè)零部件。甚至寶馬還投資了Carbon、Desktop Metal等3D打印技術(shù)公司。

寶馬i8

2018年5月，正當(dāng)寶馬宣布將投資1000余萬歐元（約合人民幣7713.8萬元）在德國建立全新的增材制造（3D打?。┭邪l(fā)和生產(chǎn)中心時(shí)，通用汽車也幾乎在同時(shí)宣布與3D軟件專家Autodesk合作，為新車打造3D打印部件。通用希望到2023年將20種新型替代能源車添加到其產(chǎn)品系列中，并通過3D打印實(shí)現(xiàn)數(shù)千甚至數(shù)萬個(gè)零部件的大規(guī)模生產(chǎn)。

其實(shí)，包括奔馳、本田、福特、大眾以及中國汽車品牌吉利等眾多車企都圍繞3D打印展開了積極探索。據(jù)稱，大眾汽車的工廠中已經(jīng)擁有數(shù)十臺(tái)3D打印機(jī)，用于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件或原型。

其實(shí)，車企之所以如此積極擁抱3D打印技術(shù)，還是離不開該技術(shù)所帶來的降低成本、縮短周期、個(gè)性化定制、輕量化等幾大優(yōu)勢(shì)。例如，寶馬全新的MINI Yours個(gè)性化定制產(chǎn)品系列，像側(cè)舷窗和內(nèi)飾飾條都能由客戶個(gè)性化設(shè)計(jì)并通過3D打印生產(chǎn)出來。通用所展示的一款3D打印不銹鋼座椅重量比常規(guī)的輕了40％，強(qiáng)度提升20％，并且僅需1個(gè)部件，而在過去則需要來自多個(gè)供應(yīng)商的8個(gè)零部件組成。

另外，根據(jù)《全球3D打印汽車市場(chǎng)分析與發(fā)展趨勢(shì)——2025年行業(yè)預(yù)測(cè)》，到2025年3D打印設(shè)備的應(yīng)用將增長(zhǎng)10%，其中大部分設(shè)備將被用于轎車、卡車零部件的制造。知名的市場(chǎng)咨詢機(jī)構(gòu)Frost&Sullivan所發(fā)布的一項(xiàng)調(diào)查中顯示，2025年汽車3D打印的市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到43億美元（約合人民幣291.8億元）。

因此，3D打印技術(shù)本身的優(yōu)勢(shì)以及未來的商業(yè)前景給汽車業(yè)帶來了廣闊的想象空間。

雖然3D打印正在逐步走向消費(fèi)市場(chǎng)，但航空和軍工業(yè)還是其集中應(yīng)用領(lǐng)域。而無論是航空還是軍工都是小批量、定制化的生產(chǎn)模式，這也恰恰符合3D打印技術(shù)適合小批量、個(gè)性化、輕量化生產(chǎn)的特性。

但就汽車制造業(yè)而言，客觀上來說，3D打印應(yīng)用在汽車領(lǐng)域并非是其天生的強(qiáng)項(xiàng)。

在汽車領(lǐng)域，限制3D打印大規(guī)模應(yīng)用的原因之一是成本。通過傳統(tǒng)開模生產(chǎn)零部件的方式能夠?qū)崿F(xiàn)“規(guī)模降本”。雖然開模成本很高，小批量生產(chǎn)時(shí)每個(gè)零部件分?jǐn)偟降某杀疽脖容^高，但大批量生產(chǎn)時(shí)其降本優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)了出來。3D打印則不存在規(guī)模降本的效應(yīng)，反而是越小批量越經(jīng)濟(jì)，而對(duì)于汽車這樣年產(chǎn)動(dòng)輒幾十萬輛規(guī)模的產(chǎn)品而言，3D打印并沒有成本優(yōu)勢(shì)。

勞斯萊斯幻影

北京紫晶立方科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人張抗抗認(rèn)為，“就現(xiàn)階段而言，3D打印的制造成本還是非常高的，目前3D打印在汽車業(yè)主要應(yīng)用在對(duì)成本敏感度低的、小批量生產(chǎn)的高端豪華車上?！币詫汃R集團(tuán)為例，旗下全新勞斯萊斯幻影中已經(jīng)使用了超過10000個(gè)3D打印的零部件。

據(jù)張抗抗介紹，主機(jī)廠在應(yīng)用3D打印技術(shù)時(shí)其實(shí)是“踩”住了降本的臨界點(diǎn)，“以寶馬和惠普所達(dá)成的3D打印合作為例，當(dāng)年產(chǎn)量低于某一數(shù)值時(shí)，就采用3D打印技術(shù)，而年產(chǎn)量突破這一數(shù)值時(shí)就會(huì)采用傳統(tǒng)制造模式。”

除成本因素外，還有一個(gè)問題也值得關(guān)注。在汽車長(zhǎng)達(dá)十?dāng)?shù)年的生命周期中，需要應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的駕駛場(chǎng)景，包括顛簸、碰撞等等。有些3D打印的零部件在強(qiáng)度和耐久度等方面還不到車規(guī)級(jí)的要求，尤其是底盤這類的關(guān)鍵零部件還是需要依靠傳統(tǒng)制造工藝。

3D打印汽車Strati

并且，盡管眾多車企對(duì)3D打印展開了積極布局，但是真正落實(shí)到應(yīng)用層面的還比較少。國內(nèi)模型設(shè)計(jì)制作公司，上海霖立實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司總經(jīng)理郭志賦表示，“目前，汽車主機(jī)廠基本還是將3D打印技術(shù)用于研發(fā)測(cè)試階段，甚至國內(nèi)很多大的車廠對(duì)3D打印還很陌生。在我們考察車企的過程中，一個(gè)很大的主機(jī)廠的高級(jí)工程師竟然還不知道3D打印能干啥。”

《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》曾將3D打印技術(shù)推到了輿論的頂點(diǎn)。尤其是近年，隨著3D打印汽車的亮相，以及奔馳、寶馬等知名車企擁抱3D打印的動(dòng)作日益加速。似乎，3D打印來勢(shì)兇猛。

但集眾多優(yōu)點(diǎn)于一身的3D打印技術(shù)是否真能夠?qū)崿F(xiàn)“汽車越來越便宜”、“想要什么樣就什么樣”、“買車分分鐘的事”這樣的美好愿景呢？尤其是在強(qiáng)調(diào)個(gè)性化體驗(yàn)的智能汽車時(shí)代，3D打印又能否引領(lǐng)一場(chǎng)汽車制造的革命呢？

從3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可以看出，它在生產(chǎn)周期、成本和個(gè)性化方面取得了一個(gè)新的平衡，更大程度上的釋放了想象力，可以說是制造思想的重大變革。然而，在工業(yè)制造領(lǐng)域，傳統(tǒng)制造模式大批量、低成本的優(yōu)勢(shì)是3D打印所不具備的。這也就決定了3D打印是對(duì)傳統(tǒng)制造的補(bǔ)充和創(chuàng)新，還到不了“汽車制造模式變革”的高度，因?yàn)楝F(xiàn)階段它無法取代大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

3D打印水泵葉輪

在張抗抗看來，雖然3D打印看起來向汽車領(lǐng)域滲透得越來越快，但其實(shí)離大規(guī)模量產(chǎn)還有很大的差距?，F(xiàn)在來看，3D打印在整個(gè)制造業(yè)中的占比還僅有萬分之一。3D打印只能說是改進(jìn)了制造工藝，提高了某些環(huán)節(jié)的效率，但現(xiàn)階段來看談不上“革命”。

郭志賦對(duì)此也有類似的看法，他認(rèn)為3D打印不會(huì)成為“工業(yè)4.0”或者是“中國制造2025”的主導(dǎo)，更談不上引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革。最大的可能是使幾個(gè)特定的產(chǎn)業(yè)有了較大的變化，同時(shí)滲透進(jìn)各行各業(yè)，為原來的產(chǎn)業(yè)添磚加瓦，“未來一定是‘某行業(yè)+3D打印’，而不是‘3D打印+某行業(yè)’?！?/p>

3D打印并不是一項(xiàng)完全新的技術(shù)，它雖能優(yōu)化傳統(tǒng)制造工藝，但還取代不了傳統(tǒng)制造。我們對(duì)于這類事物應(yīng)保持理性的態(tài)度、冷靜的思考，畢竟汽車行業(yè)已經(jīng)太過浮躁。