蓋世汽車訊 據外媒報導，未來3D列印技術將在汽車等各行業中發揮極為重要的作用，未來的製造工廠將會由許多工業級3D列印設備組成。隨著各類3D列印技術的不斷發展，未來汽車製造將隨之發生重大變革。
3D列印技術在汽車業的應用及前景展望
儘管3D列印技術在汽車行業內的應用尚處於相對初級的階段，但該技術的應用已在汽車行業掀起一輪新的製造技術革新。
2014年，美國洛克汽車公司（Local Motors）利用其列印設備，以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）及碳纖維混合物（配比：80/20）為材料，打造了全球首輛3D列印車輛——Strati。
2016年，本田發布新版微通勤（Micro-Commuter）電動車，該車型的製造也應用了3D列印技術。隨後，其他車企也紛紛跟進，利用3D列印技術來製造關鍵零部件（key components），旨在保障始終如一的產品品質、可靠的產品性能並積極致力於持續縮短投產準備階段（lead-time）的耗時。
據一份名為《全球3D列印汽車市場分析與發展趨勢——2025年行業預測（Global 3D Printing Automotive Market Analysis & Trends - Industry Forecast to 2025）》的新報告預計，截止至2025年，3D列印設備的應用將增長10%，其中大部分設備將被用於轎車、卡車零部件的製造。
3D列印技術及優缺點分析
目前，汽車行業已採用了多種3D列印技術，包括：電子束熔融（electron beam melting，EBM）、熔融沉積造型（fused disposition modeling，FDM）、分層實體製造（laminated object manufacturing，LOM）、三維列印（three dimensional printing）、立體光刻造型（stereolithography）、選擇性雷射燒結（selective laser sintering，SLS）。以下為小編整理的技術盤點：
電子束熔融（EBM）
其簡稱為EBM技術，是一項新興的先進金屬快速成型添加式製造（form additive manufacturing）技術，採用電子束替代雷射列印頭或熱敏列印頭，電子束熔融工藝常用於製造緻密金屬件（incredibly dense metal parts）。
工藝原理：
先將零件的三維實體模型數據導入EBM設備，然後將一層微細金屬粉末薄層平鋪在EBM設備的工作艙內，利用高能電子束經偏轉聚焦後在焦點所產生的高密度能量，使被掃描到的金屬粉末層在局部微小區域產生高溫，導致金屬微粒熔融。電子束連續掃描將使一個個微小的金屬熔池相互融合併凝固，連接後形成線狀和面狀金屬層。
優點：
1. 電子束穿透能力強，焊縫深寬比大，可達到50:1。
2. 焊接速度快，熱影響區小，焊接變形小。
3. 真空環境利於提高焊縫質量。
4. 焊接可達性好。
5. 電子束易受控。
缺點：
1. 設備比較複雜，費用比較昂貴。
2. 焊接前對接頭加工、裝配要求嚴格，以保證接頭位置準確，間隙小而且均勻。
3. 真空電子束焊接時，被焊工件尺寸和形狀常常受到真空室的限制。
4. 電子束易受雜散電磁場的幹擾，影響焊接質量。
5. 電子束焊時產生的X射線需要嚴加防護以保證操作人員的健康和安全。
熔融沉積造型（FDM）
這是一項添加式製造（additive manufacturing，AM）技術，其常用於造型、原型製作（prototyping）及生產應用中。這項3D列印技術由美國學者Scott Crump於1988年研製成功。FDM通俗來講就是利用高溫將材料融化成液態，通過列印頭擠出後固化，最後在立體空間上排列形成立體實物。
工藝原理：
將低熔點絲狀材料通過加熱器的擠壓頭熔化成液體，將熔化後的熱塑材料絲通過噴頭擠出，擠壓頭沿零件的每一截面的輪廓準確運動，擠出半流動的熱塑材料，沉積固化後形成精確的實際部件薄層，覆蓋於已建造的零件之上，並在0.1秒內迅速凝固。每完成一層成型，工作檯便下降一層高度，噴頭再進行下一層截面的掃描噴絲，如此反覆逐層沉積，直到最後一層，這樣逐層由底到頂地堆積成一個實體模型或零件。
優點：成型精度更高、成型實物強度更高、可以彩色成型。
缺點：成型後表面粗糙
分層實體製造（LOM）
又稱層疊法成形，由美國Helisys公司的Michael Feygin於1986年研製成功。
工藝原理：其採用薄片材料，如紙、塑料薄膜等。事先在片材表面塗覆上一層熱熔膠，加工時，採用熱壓輥熱壓片材，使之與下面已成形的工件粘接；用CO2雷射器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外框，並在截面輪廓與外框之間多餘的區域內切割出上下對齊的網格；雷射切割完成後，工作檯帶動已成形的工件下降，與帶狀片材（料帶）分離；供料機構轉動收料軸和供料軸，帶動料帶移動，使新層移到加工區域；工作檯上升到加工平面；熱壓輥熱壓，工件的層數增加一層，高度增加一個料厚；再在新層上切割截面輪廓。如此反覆直至零件的所有截面粘接、切割完，得到分層製造的實體零件。
優點：
1. 成型速度較快。由於只需要使用雷射束沿物體的輪廓進行切割，無需掃描整個斷面。因此，成型速度很快，該技術常被用於加工內部結構簡單的大型零件。
2. 原型精度高，翹曲變形小。
3. 原型能承受高達200攝氏度的溫度，硬度較高、力學性能較好。
4. 無需設計和製作支撐結構。
5. 可進行切削加工。
6. 廢料易剝離，無需後固化處理。
7. 可製作尺寸大的原型。
8. 原材料價格便宜，原型製作成本低。
缺點：
1. 不能直接製作塑料原型。
2. 原型的抗拉強度和彈性不太好。
3. 原型易吸溼膨脹，因此，成型後應儘快進行表面防潮處理。
4. 原型表面有臺階紋理，難以構建形狀精細、多曲面的零件。因此，成型後需進行表面打磨。
在這種快速成形機上，截面輪廓被切割和疊合後所成的製品，如上圖所示。其中，所需的工件被廢料小方格包圍，剔除這些小方格之後，便可得到三維工件。
LOM常用材料是紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等，除製造模具、模型外，該工藝還能直接製造結構件或功能件。
該快速成型技術的出現，還能較好地迎合了車燈結構與外觀開發的需求，上圖的零部件就採用了該工藝。
3維列印
類似於傳統的二維噴墨列印，可以列印超高精細度的樣件，適用於小型精細零件的快速成型。
工藝原理：
沿著X軸前後滑動，在成型室里舖上一層超薄的光敏樹脂。每鋪完一層後，噴頭架邊上的紫外光球立即發射紫外光，快速固化和硬化每層光敏樹脂。該步驟減少了使用其他技術所需的後處理過程。每列印完一層，機器內部的成型底盤就會極為精確地下沉，而噴頭繼續一層一層地工作，直到原型件完成。成型時使用了兩種不同的光敏樹脂材料：一種是用來成型實體部件的成型材料，另一種類膠體的用來支撐部件的支撐材料。
優點：成型精度高，可以彩色成型。
缺點：成型表面粗糙，材料強度差，成型後表面細節差。
立體光刻造型
工藝原理：
先由軟體把3D的數字模型，「切」成若干個平面，這就形成了很多個剖面，在工作的時候，有一個可以舉升的平臺，這個平臺周圍有一個液體槽，槽裡面充滿了可以紫外線照射固化的液體，紫外線雷射會從底層做起，固化最底層的，然後平臺下移，固化下一層，如此往復，直到最終成型。
優點：精度高，可以表現準確的表面和平滑的效果，精度可以達到每層厚度0.05毫米到0.15毫米。
缺點：可以使用的材料有限，並且不能多色成型。
選擇性雷射燒結（SLS）
工藝原理：
將3D模型薄片化之後，在一個容器內，讓其充滿待燒結的材料粉末，這些粉末可以做的很細，然後由大功率的二氧化碳雷射，選擇最底層的3D切片形狀開始燒結，然後平臺下移，材料輥則在已經燒結的部分基礎之上，再鋪上薄薄的一層材料粉末燒結，如此往復，直到整體成型。
優點：材料的強度非常高，可選材料從金屬到聚苯乙烯等等，可選材料範圍非常廣泛。
缺點：成型精度低，成型後表面粗糙，不能彩色成型。
汽車行業已開始涉足上述六大類3D列印製造工藝，旨在打造低成本、個性化的車輛。許多車企還採用了數碼技術，用於車輛的原型製作、測試及各類工具、工具機夾具（jigs）、固定裝置（fixtures）及零部件的生產製作。對車企而言，儘管3D列印技術尚處於初創期，但3D列印技術及其設備將助推汽車行數位化製造變革，其作用無疑是至關重要的。