关于用3D打印打造汽车零件的可行性分析

好莱坞科幻大片《终结者》中，大反派“T1000”机器人，瞬间融化成一堆液体合金，紧接着又瞬间恢复原形。这个对普通人而言，只有在科幻片中出现的场景，在汽车行业而言，却已经成为现实：一个个汽车零部件从溶浆中“变身”，瞬间成形且没有浪费。

Carbon 3D公司的联合创始人和首席执行官Joseph DeSimone先生对《终结者》中T1000机器人“变身”的这一瞬间印象深刻，他梦想着，有一天，汽车零部件的生产也可以做到这样。

“《终结者II》中T1000机器人给了我们灵感——是否可以借鉴T1000的变身大法，让部件瞬间从一摊原料中成形，同时不造成原料浪费呢？”

DeSimone曾在北卡罗来纳州教授化学，之后创办了Carbon 3D公司，位于美国加里佛利亚州红木市。DeSimone认为：“3D打印这个名字并不确切，其本质是2D打印的重叠。Carbon开发的技术实际上基于2D打印——就像喷墨式打印机一样，把墨平铺到纸上打印出字母，之后再反复层叠打印，直到字母变成3D。”

其实，3D不是新生事物，它在上世纪80年代就出现了，但其技术实现的关键就在于DeSimone提到的“大量生产”。

Carbon公司和德尔福签订了长达3年的合作协议，力图向汽车业证明这种3D打印技术能够应用到大规模生产制造。

DeSimone说：“德尔福是我们唯一的汽车供应商合作伙伴，因为德尔福拥有强大的3D打印和系统整合能力。想象一下，如果能够快速打印几百万个线束连接器的话，汽车零部件零售店就不必耗费大量库存，来保存零件。他们只需在接到客户需求后，将零部件打印出来即可；汽车制造商和供应商的库存也会大大降低。任何以塑料为原材料的物件，这种3D打印方式能将其改善，制造出更具强度重量比的、形状更复杂的部件，同时生产速度也大幅提高。”

德尔福电子电气架构全球工程副总裁Chris Reider则认为，这种创新3D打印方式将给设计带来更大自由度，从而改变整个制造行业的面貌。

“当今的制造方法给产品设计带来诸多限制，我们急需改革汽车部件的制造方式。一旦摆脱这些限制，我们将在汽车重量、性能和成本方面，实现跳跃式进步。”

这种创新3D打印技术已经在材料和生产能力方面取得了显著进展，而其在汽车行业的应用解决方案将极具市场竞争性，同时也让我们离未来越来越近。

今年6月份起，德尔福已经开始将Carbon公司生产的零部件装配到25辆汽车中去，接下来将通过一系列测试来证明创新3D打印的可靠性。

实际上，这种3D打印技术并不局限于汽车行业的应用。举个例子来说明：有人心脏病突发，被火速送往医院，躺在手术台上，病情岌岌可危。这时候，医生可以当场为患者量身打印一个心脏支架。医学、军事、消费电子、乃至小到定制鞋底，3D打印都蕴藏无限的应用空间。

速度是大范围应用的突破性因素

“如果能够解决打印速度的问题，那么使用3D打印进行大规模制造的障碍就会被清除。层层叠加的打印方式确实会造成机械性能缺陷，但如果打印速度非常快，就可以采用具有自我修复功能的材料，从而保证生产出具有卓越性能的产品。”

这种3D打印机看起来就像是家用电热水器, 只是中间被挖空。一个齐腰高的架子上，装置了一个盛有液体树脂的盘子，而盘子底部由特殊膜状物构成，其作用像好比隐性眼镜，能透光和氧气。架子下面有一个光源，发出的光线让液体原料固化，而透过的氧气则能防止原料黏着在膜状物上。整个反应过程、光源、光强度、粘性、氧含量、固化时间以及物件的几何形状，都由精密软件来控制。零件从液体原料中的固化过程是在一个绝缘空间内进行的，这个绝缘空间薄可以到用微米来计算，大概是三个红细胞的直径之和。

DeSimone说：“利用这种3D打印技术，生产出的每一个零部件都是一个完整的个体，你看不到层面结构，因为每一层表面的平滑度达到了分子级别。”

这种3D打印技术已经在一系列以塑料为原料的产品制造上实验成功，包括乙烯基甲醚、丙烯酸脂、聚亚安酯、生物可吸收性树脂、硅酮、环氧衍生物、氰酸酯、水凝胶、熔模铸造树脂等。

“今天，我们先进行CAD设计，然后制作原型，最后再到大规模生产。很多时候，整个过程在原型制作环节就进行不下去了，因为大部分原型部件不具备合适的机械特性而达不到使用要求。现在有了这种创新3D打印技术，我们完美解决了产品从设计到生产中关键的一环。”