重塑未来的制造：3D打印带领汽车的新时代 – 3D打印行业资讯网

在过去的几十年中，3D打印业为各行各业带来了革命性的变化，并且该技术从原型工具变成了工业规模生产的基石。随着技术的不断发展，添加剂制造设定了设计灵活性，效率和材料使用的新标准。

3D打印绕组和线圈（图像来源：添加驱动器）

最近，根据Research Nester发布的一份报告，全球添加剂制造市场规模在2024年超过227.3亿美元，预计到2037年，预计将超过2858.2亿美元，在预测期内的年增长率超过21.5％（2025-2037）。 2025年，3D打印业的规模预计将为266.4亿美元。政府为促进3D打印技术应用的努力将促进行业增长。

到2037年底，到2037年底，北美的3D打印市场份额将以显着的复合年增长率增长，并占市场份额的35％。政府为扩展3D印刷行业的措施和投资正在增加。例如，美国政府与Astro America合作，在国防部生产设备上建造3D打印机。此外，Astro America获得了国家科学基金会的100万美元奖励，以促进佛罗里达州使用3D打印机。

亚太地区的市场统计数据预测，到2037年底，亚太地区的3D打印市场将成为第二大市场，占近28％。预计该地区的市场增长将受益于医疗设备的投资增加。到目前为止，印度已经批准了与医疗设备公共相关激励计划下的26个项目，总承诺为1.2亿卢比。这将扩大医疗设备的生产，并直接推动用于创建原型的添加剂制造的需求。

除了医疗领域外，汽车，航空航天，工业，消费品，建筑，国防等都是3D打印的终端应用市场。随着对电动汽车的需求不断增长，3D打印或3D打印技术的使用也随之增长。到2030年，全球大约有2.5亿辆电动汽车将占地，占汽车总销量的35％以上。 3D打印有助于概念开发，制造轻量级零件并提供个性化服务。

3D打印使电动机更紧凑

3D打印技术实现了在传统制造方法中无法实现的复杂设计，从而使工程师能够在不损害强度或安全性的情况下优化汽车。轻巧的材料，包括合金，铝，钢和聚合物复合材料，可以显着降低体重约50％。值得一提的是，当车辆的重量减轻10％时，燃油效率可以提高约6％-8％。此外，它可用于在电动汽车电池壳内生产复杂的冷却通道和热交换器。

图像来源：OEM更新

在电动汽车电动机领域，3D打印也显示出其技术优势。由于导体，过程和几何形状必须匹配，因此常规绕组通常受到限制且难以完善。现在，借助新的3D打印绕组和线圈，添加剂驱动器工程团队能够通过在设计和工程中出色的“重新思考”来提高电动机（和电动汽车）的效率 – 将电动机提升到一个新的水平。

“虽然电动机似乎是基本的，但内部工作中有许多部分，包括热力学，结构力学和电磁学，必须设计为紧凑甚至“优雅”，因为工作空间很小，这会导致组件的重新设计和放置组件的放置，”添加剂驱动器的总经理Jakob Jung说。

尽管传统制造业会产生典型的圆形绕线绕组，但与3D印刷线圈相比，新设计作为热源起着至关重要的作用，并且改善了散热量，解决了一个常见（以前是限制性的）问题。使用添加剂驱动器和定制激光熔化系统创建的新程序可以防止不适当的空隙和凹槽的问题，从而增加填充凹槽时的铜量并减少电阻。可变形的形状也有助于散热，因为每根电线都与所谓的层压板芯热接触，因此没有热点。总体而言，发动机输出功率可以提高高达45％。

多喷射融合技术有助于斯巴鲁的新一代概念车

随着日本HP，DMM.com和Subaru的合作，3D打印在汽车生产领域又迈出了又一步。这些为Subaru概念车设计和制造的汽车零件是3D打印技术，并且是通过日本HP的Jet Fusion 3D打印机生产的。

斯巴鲁希望在开发零件时解决各种制造挑战，同时还专注于未来。汽车零件开发中面临的挑战包括霉菌制造和物流成本。通常，零件生产需要特殊模具。对于模制零件，设计通常受到脱氧的方向的限制，因此很难自定义和开发小批次和多种零件。其他问题包括生产组件的库存管理，运输成本和二氧化碳排放。

多喷融合技术带来的变化这款概念车的名称代表了一种“帮助”，可帮助客户去他们以前无法去的地方做他们以前做不到的事情。斯巴鲁想通过设计有趣的装饰零件来为驾驶员和乘客提供与汽车互动的新方法。这些新设计的零件将来将在将来使用HP Jet Fusion 3D打印机打印。他们使用HP的多喷射融合技术来平衡所需的强度和质量生产能力。

Subaru Parts Division配件规划部门经理Kanenori Susaki说：“我之所以选择3D打印是因为它具有设计添加剂制造的能力。” “汽车设计师一直受到模具的约束，并且难以解决诸如零件分离的问题。但是，通过使用3D打印技术，我们可以摆脱所有问题，例如脱模角度和霉菌分裂线的外观，极大地改善了设计自由。我们的目标是积极地采用适用于小型批次和多批次生产的3D打印技术，为客户提供更多乐趣。”

通过使用HP的HP Jet Fusion 3D打印解决方案，Subaru可以在不使用模具的情况下快速开发具有独特形状的零件。 HP 3D高可重复性PA12（Nylon 12）用作满足耐热性，耐候性和足够强度的所需特性的材料。

HP Jet Fusion 3D打印机专为环保制造而设计，其物质回收率高达80％。通过发送三维数据，此方法可以在任何地方生产零件，而无需存储制成的零件，这可以大大减轻物流负担。

多喷射融合技术多重生融合技术的显着优势提高了3D打印技术的水平，尤其是在使用柔性材料时。与传统方法不同，该技术将首先在加工前铺设一层细粉，然后在需要的地方准确喷涂粘合剂，然后通过加热融化。这种可控的过程使组件具有出色的强度和弹性。这是选择多喷融合技术而不是传统技术的原因：

●速度：多喷射融合会更快地产生零件，因为它可以在一次内处理层。这意味着可以比以往任何时候都更快地获得柔性零件。

●详细信息和精度：得益于精细的粉末和粘合剂的精确喷射，多重新融合可以轻松地获得复杂的细节和复杂的几何形状。这种准确性对于高性能柔性零件至关重要。

●一致性：多喷射融合允许整个组件的一致机械性能。这种一致性是一个主要优势，可确保每个组件都能实现预期的性能而没有弱环节。

●减少废物：传统方法通常使用减法过程去除材料以实现最终形状。多喷融合的附加性质意味着浪费较少，不仅使其更有效，而且更加环保。

●成本效益：对于中期和短期批量生产，多重生融合比传统制造方法更具成本效益。它需要减少劳动力，减少浪费，从而节省总体成本。

3D打印零件用于Subaru概念车（照片来源：Subaru Corporation）

使用柔性材料的多喷射融合不仅是替代方案，而且是需要速度，准确性和耐用性的应用的绝佳选择。多喷射融合技术已彻底改变了世界的制造业，尤其是与柔性材料一起使用时。各行各业的公司都利用这项技术的力量使以前过于复杂或太昂贵的零件。无论是从事汽车，医疗或消费产品行业，多重生融合技术都具有促进产品性能和创新的切实优势。

3D打印的回收材料（照片来源：新生）

人工智能和可持续材料为3D打印的未来铺平了道路

在阿纳海姆（Anaheim）的可持续制造博览会上，3D打印应用程序的全球负责人布莱恩·英格尔德（Brian Ingold）在主题演讲中引入了添加剂制造的可持续发展能力，标题为“添加剂制造中的可持续性，价值和人工智能”。他说，加法制造只使用必要数量的材料，从而减少材料废物。这与切割多余材料的传统减法形成鲜明对比。

回收的材料和AI优化的添加剂制造已经证明了其在可持续过程和实践中的价值。制造商经常使用优化的设计来提高效率并降低体重，从而节省大量能源。如今，生成人工智能有许多添加剂的设计。人工智能可能是设计添加剂制造的最有效方法之一。

Ingold认为AI不会消除设计工程师的需求，但它将增强设计过程。人工智能可能使我们能够实现60％-80％的目标。然后，设计师也可能需要完善它。生成设计可能是创建对象的非常简单的过程。您可以对人工智能说，创建一个可以承受重量和厚度的部分。从长远来看，人工智能可以处理设计中涉及的大型物理问题。

英格尔德说：“增加的制造过程可以使制造过程非常灵活。 “汽车有刹车片，如果刹车片良好，则使用零件。

寻找基于石油的印刷材料的替代品也是行业内部人士的主要挑战：如何平衡材料性能和环境影响。从生物的树脂到可回收聚合物的可持续3D印刷材料的创新正在改变。这些进步超出了简单的材料替代，并提供了可以维持或超越传统绩效指标的解决方案，同时减少环境影响。

如今，可持续的3D印刷材料正在不断发展，基于生物的和可回收的材料越来越突出。创新的公司正在将塑料废物转化为可回收的细丝，例如RPET，RABS和RPLA，有效地实现了材料生命周期的封闭环。这些可回收​​的材料不仅可以将垃圾变成宝藏，还可以提供与本地材料相当的性能特征。

从木材，藻类和食物浪费等可再生资源中提取的生物基材料也在3D印刷行业取得了长足的进步。这些材料比基于石油的替代品发射的碳更少，同时还具有广泛使用所需的机械性能。随着该领域研发工作的发展，与传统材料相比，基于生物的材料将变得越来越具竞争力。

虽然可持续3D打印材料的好处是显而易见的，但对这些替代方案的过渡并非没有挑战。明显的障碍之一是需要在回收材料中添加新塑料，以确保最终产品的强度和耐用性。这项要求突出了连续研发在优化回收材料的组成和处理方面的重要性。

随着制造业的持续发展，采用可持续的3D印刷材料和实践将变得越来越重要。对环保解决方案的需求不断增长，再加上技术和材料科学的进步，将推动该领域的进一步创新。将来，预计更先进的可持续材料将出现，例如自我修复的聚合物，可生物降解的复合材料以及从藻类和真菌等可再生资源中提取的材料。

资料来源：荣格 – “国际汽车设计与制造”

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