關於3D列印技術在未來電動汽車製造領域有著什麼作用進行分析點評

2020-12-05 專注汽車資訊解說

長久以來,人類從來沒有放棄使用木頭打造汽車,可呈現出前所未見的優異質感與細膩紋路,可惜不耐、不耐撞、不好修、不好養,且隨著科技與生產線的進化,質量難以恆定的木頭,最終只能用在內飾修飾,但隨著3D列印技術的進化,未來木頭外觀汽車不再是夢想,而且可以大量製造,紋路也可以改變,價格成本與製作時間也很好商量。當然如果您喜歡,也可以採用特殊的溫感變色鈑金,或是以漸層色彩呈現,想要來個暗夜螢光夜店風格也不是問題。

講了這麼久的3D印表機,相信許多人還不知道這是什麼東西,基本上這是一個有別於傳統模具製造業的商品成形技術,常見的技術包含光固化3D成型(SLA、DLP、CDLP),粉床熔融成型(SLS、SLM/DMLS、EBM、多射流融合),熱熔堆積成型(FDM),材料噴塗成型(材料噴射、NPJ、DOD),黏著劑噴塗成型,直接能量沉積(LENS、EBAM)。光是看到這麼多的專有名詞,相信多數人就不想繼續研究下去,沒錯我也是。

所以在此只要說一句人話就好3D列印不需要油壓或真空射出等大型機臺,只見機械手臂動來動去,一件商品就此成形!宛如科技電影第五元素中的場景,只要一張床大小的機臺,就可以掃描DNA並複製一個真人。依賴模具、擠壓、編織、熱固、射出、鑄造、鍛造、切削的傳統加工方式相較,目前3D列印技術在產量方面依然吃虧,因為3D印表機目前的價位還是很貴、速度還是很慢,但未來效率進化、價位普及化、甚至深入公司與家庭、跟鐳射印表機一樣普遍。

一旦進入全民皆勞工、家家都廠房之際,其產能絕對不是開玩笑的!基於此,3D列印技術不會撼動傳統工業嗎?尤其是規模龐大、投資高昂、回收緩慢的汽車產業,沒錯這道理就跟數字相機之於柯達、智能型手機之於No起亞,未來跟不上潮流的車廠城市倒。或許有人會問家裡需要3D印表機做什麼?比如說睡覺前發現廚房水龍頭內部橡膠環破裂一直漏水,關閉總水閥怕半夜尿尿沒法衝水,若半夜衝去水電行敲門冒險敲門,深怕被老闆拿活動扳手毒打一頓。

此時只要簡單列印一個彈性墊圈,不需要更換整顆水龍頭就能正常使用,無須出門也不用看人臉色。有些人可能很疑惑~3D列印可以印出彈性墊圈?嗯…基本上要列印橡膠鞋底修補破損的慢跑鞋也可以!另一個例子,如果女兒想學小提琴,但爸媽都覺得小孩純粹是好奇想玩玩看而已,此時不妨先列印一臺小提琴讓女兒先期練習,測試一下是否真的有興趣,據說3D列印未來也可以應用在加工食品。

3D列印對於喜歡動手DIY的生活玩家來說非常實用,但是對於所有東西只想買現有成品動口不動手懶人族完全沒路用。優勢一材質非常多元、特性充滿變化常見的3D列印材質概略有下列幾種,其中以塑膠類材質最為廣泛,大致上有下列幾種選項~PLA聚乳酸、ABS丙烯腈丁二烯苯乙烯、PETG/PETT聚對苯二甲酸乙二醇酯改良或變體(透明)、尼龍、PC(高強度透明)、HIPS高抗衝聚苯乙烯、PVA聚乙烯醇(水溶)、ASA丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯、PP聚丙烯(難搞)、POM聚甲醛、PMMA亞克力(透明)、FPE柔性聚酯。

軟質熱塑彈性材料有TPE、TPU、TPC,可以用來製作鞋子,非塑膠類的其他材料也是五花八門,金屬類的計有鋁、鈦、銅、鎳、鈷鉻、不鏽鋼、超強的馬氏體時效鋼等合金,鐵因高溫氧化問題難以成形並不適合使用。其他材料還包括木絲、可生物分解、導電、陶瓷、黏土、夜光、磁性、溫感變色、蠟、碳纖維等。琳琅滿目、五花八門的材料,相信小夥伴一定是眼花撩亂,但重點不在於各材質的深度了解,而是要釐清近期與明日造車材質的差異。

傳統車輛製造大量仰賴鍍鋅鋼板,防鏽仰賴複雜與大規模的烤漆處理。未來應用3D列印技術後,不可能回頭走全車浸泡+高溫固化防鏽處理,以及高汙染的表面烤漆處理,材質本身就必須具備防鏽或發色能力,此時使用塑膠材質打造車身外觀乃是優質選項,不但耐鏽蝕,遇到碰撞時略有彈性不容易破裂或變形。因塑膠材質選擇多元,特性也不盡相同,不同塑膠複合之後特性又會改變,變化實在太大,搭配金屬或其他材質後,質感呈現更是千奇百怪、見怪不怪。

彩虹漸層只是基本設計,金色(銅或鈦)、生鏽(刻意營造)、鋁質刷紋、木紋質感、絲布紋、半透明、透明+立體深度(怕幹擾自駕系統)、碳纖維外觀比較屌!至於近期流行的消光外觀,未來反而是很Low的設計,因為用塑膠材質3D列印製造消光效果太容易,沒有一絲創意。優點二造型無限、修改簡便、一體成型傳統擠壓成型的車身鈑金架構,造型設計受到很大的限制,而且外觀乃是由引擎蓋、葉子板、車門、車頂、尾門等數塊鈑件組合而成。

鈑金縫隙明顯,對視覺藝術來說其實是拼湊與貼補等不雅特徵,如何讓車身外觀看起來是一體成型的模樣,始終是設計師的最高目標之一。然而這樣的願望在近期量產車上不太可能達成,但是用3D列印方式造車則是相對容易。雖然說一輛車還是要有車門、行李箱蓋、充電座蓋、天窗等設計,但3D列印技術要隱藏縫隙相對容易,對設計師來說無疑是一項利器。

更優異之處,乃是3D列印造型較不受約束,很容易在車體任何部位加上特殊的裝置藝術!此外傳統鈑金在壓制過程當中,太誇張的弧度與折線,不是工序繁複或壓根做不出來,就是鈑件易破裂、良率非常低,此外太大的鈑件還要分段焊接或拼接,因此設計師必須對生產流程與工藝極限非常熟悉,因此一般鋼製量產車,很難搞得像碳纖維超級跑車一樣驚為天人。

然而3D列印介入汽車造型設計之後,即便是一般的房車,也可以搞得天花亂墜、胡說八道!此外3D列印可以輕易做出鏤空造型,利於輕量化表現與創意發想,再加上強大的一體成型威力,有效縮減零件數量、減少組裝時間與公差問題、提升產品可靠性與耐用性、維修方面也更為簡便,可大幅降低車輛研發、生產、維修成本。

3D列印採用全數位化作業,不只創作迅速,亦能針對各種瑕疵迅速修正,此外還能等比例與不等比例放大縮小,設計與修改門檻變得非常低,一如攝影從底片時代進入數字一代,接著又進化為智慧型手機必備功能,攝影師數量倍增但地位一落千丈,同樣的道理,未來的設計師亦非所謂的專業人士,大學生的作品有可能超越義大利Pininfarina工作室!

等比例、不等比例縮放其實很有趣,修改車身尺寸將變得非常容易,還可以量身製作不同乘客所需要的汽車座椅,普及至家用、辦公用座椅及各種家具通通可以。至於等比例縮放並非沒有意義,關於汽車研發過程的風洞測試、耐久測試、賽道性能測試、各種角度與速度的安全撞擊,通通可以用小一號的模型進行測試,如此一來車廠就不需要一直租借大型風洞、大型測試場、大型振動機臺、標準賽車場、大型撞擊實驗室,可節省寶貴的研發時間與成本。

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    可以說,三維的形狀就是功能的基礎,列印出了形狀,也就列印出了功能。此外,與「減材製造」相對,3D列印又稱為「增材製造」。對於現階段的製造業來說,目前通常所使用的材料加工技術多為「減材製造」技術,即對原材料進行去除、切削、組裝等加工,使原材料具備特定的形狀並可執行特定的功能。而「增材製造」則直接將原材料逐層堆積成特定的形狀,以實現特定的功能。
  • 陳根:從無所為到有所為,3D列印承載未來製造想像
    其中,4月份中國3D列印設備產量同比大幅增長344.7%。3D列印何以如此?隨著技術的逐步成熟,3D列印又是否春天將至?從小眾走向大眾,3D列印還有什麼未經之路?傳統減材製造方式在複雜外形和內部腹腔結構的加工上具有局限性,而增材製造可以通過進行複雜結構的製造來提升產品性能,在航空航天、模具加工等領域具備減材製造方式無可比擬的優勢。比如,一臺3D印表機可以列印出許多形狀,它可以像工匠一樣每次都做出不同的零件。對於傳統的工具機生產線來說,要加工不同形狀的零件,需要對產線進行複雜的調整。
  • 我國將把3D列印列為加快我國實現智能製造的重要技術手段
    ◆設備層面:列印技術不斷創新。Stratasys最近披露了其業內獨創的金屬列印解決方案的研發細節,並在進一步研發之中。 鑑於3D列印技術自身的不斷進步,越來越多的行業正不斷地將3D列印應用向快速原型製作以外的領域進行大幅拓展。全球3D列印技術不斷更新,目前已經在航空航天、汽車、醫療及消費品等領域的市場應用已經取得了諸多進展。
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