速度激情下的挑戰(zhàn)，3D打印汽車制造前景一片光明

2022年10月，SmarTech Publishing 發(fā)布的一項研究表明，預(yù)計汽車市場僅通過3D打印成品零件就可產(chǎn)生90億美元的收入，比2019年增長8倍。增材制造行業(yè)正在飛速發(fā)展，汽車制造商幾乎在所有流程中都采用了3D技術(shù)。


▲數(shù)據(jù)來源SmarTech Publishing

對于汽車市場而言，特別是高級跑車或賽車，性能高于一切，比如輕量化設(shè)計可以減輕車輛重量等，從而增加可用功率，降低能耗，實現(xiàn)對未來汽車至關(guān)重要的減排目標(biāo)。



▲賽車模型（來源3DExport）

通過增材制造和拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)合，憑借3D打印在定制和輕量化上的優(yōu)勢，其在汽車改裝及生產(chǎn)制造領(lǐng)域的發(fā)展已初現(xiàn)趨勢。金屬3D打印技術(shù)已被運(yùn)用到定制輪轂，高性能冷凝器和剎車卡鉗，輕量化支架結(jié)構(gòu)件等；亦有很多國際汽車生產(chǎn)商如奔馳、寶馬、奧迪、豐田等已經(jīng)在汽車的研發(fā)階段大量使用3D打印技術(shù)。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，3D打印在汽車行業(yè)的應(yīng)用，占整個應(yīng)用行業(yè)的30%以上。特別是在賽車應(yīng)用中非常廣泛，像NASCAR和一級方程式賽車一直在采用3D打印技術(shù)。



▲各種汽車剎車盤

— 碳化硅陶瓷的優(yōu)勢 —

而對于汽車機(jī)動設(shè)備與車輛最主要的安全部件之一的剎車制動部件而言，汽車剎車系統(tǒng)的優(yōu)劣，直接決定著汽車駕乘人員的安全系數(shù)，提高安全性能、減少環(huán)境污染和噪音污染、 延長使用壽命是剎車系統(tǒng)制造和應(yīng)用材料發(fā)展的大趨勢。

使用碳化硅材料制成的剎車盤具有重量輕，耐高溫的特點。碳化硅材料制成的剎車盤重量只有普通鑄鐵盤的一半不到，更輕的剎車盤就意味著懸掛下重量的減輕。這令懸掛系統(tǒng)的反應(yīng)更快，因而能夠提升車輛整體的操控水平。另外，普通的剎車碟容易在全力制動下因高熱產(chǎn)生熱衰退，而碳化硅陶瓷剎車盤能有效而穩(wěn)定的抵抗熱衰退，其耐熱效果比普通剎車盤高出許多倍。



▲汽車剎車盤

碳化硅材料剎車盤在制動最初階段就立刻能產(chǎn)生最大的剎車力，因此甚至無需剎車輔助增加系統(tǒng)，而整體制動比傳統(tǒng)剎車系統(tǒng)更快、距離更短、為了抵抗高熱，在制動活塞與剎車襯塊之間有碳化硅陶瓷來隔熱，并且碳化硅剎車盤有非凡的耐用性。

— PEP工藝，突破碳化硅陶瓷制備挑戰(zhàn) —

相較于傳統(tǒng)機(jī)加工和鉆孔方式生產(chǎn)的剎車盤，3D打印能成型更復(fù)雜的零件結(jié)構(gòu)，且生產(chǎn)周期短，能實現(xiàn)快速交付，大大提升研發(fā)團(tuán)隊的產(chǎn)品開發(fā)效率。結(jié)合碳化硅等材料使用，能滿足系統(tǒng)高性能和車身輕量化要求，有利于汽車的操控水平和節(jié)能環(huán)保。


碳化硅陶瓷的制備一直是特種陶瓷3D打印技術(shù)進(jìn)一步拓展的挑戰(zhàn)之一，因為碳化硅陶瓷材料在成型過程中會出現(xiàn)缺陷，比如氣孔、裂紋、不均一性等，成型陶瓷器件難以抵抗脆性斷裂，極大地限制了其機(jī)械性能。


▲3D打印碳化硅剎車盤

升華三維陶瓷·金屬3D打印設(shè)備采用獨特的獨立雙噴嘴設(shè)計，可實現(xiàn)陶瓷、金屬、陶瓷/金屬基復(fù)合材料的開發(fā)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成形。具有操作簡單、工業(yè)型、高精度、高質(zhì)量、高性價比等優(yōu)點。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，并結(jié)合升華三維獨創(chuàng)的PEP（粉末擠出打印技術(shù)）工藝，已實現(xiàn)碳化硅剎車盤結(jié)構(gòu)部件的大尺寸、輕量化、一體化制備。完整工藝過程后的部件致密度高達(dá)99%。打印的成品剎車盤具備高致密度、高強(qiáng)度、高硬度且質(zhì)量更輕，兼具出色的散熱功能和制動性。經(jīng)測試，3D打印碳化硅陶瓷剎車盤的表現(xiàn)優(yōu)于行業(yè)既定標(biāo)準(zhǔn)。



△升華三維碳化硅陶瓷燒結(jié)件力學(xué)性能

— 3D打印汽車制造前景一片光明 —

3D打印具備傳統(tǒng)制造工藝無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢，可在不犧牲結(jié)構(gòu)部件性能的情況下，實現(xiàn)部件的整合設(shè)計并制造，為汽車制造提供新的設(shè)計思路和發(fā)展途徑�？梢灶A(yù)估3D打印技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用前景將一片光明。

升華三維作為具備材料開發(fā)、設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)、系統(tǒng)軟件開發(fā)到脫脂和燒結(jié)工藝為一體的金屬/陶瓷間接3D打印解決方案供應(yīng)商。在助力汽車工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展方面，升華三維將以增材制造“數(shù)字化、個性化、定制化”的技術(shù)特點，通過PEP技術(shù)工藝幫助汽車生產(chǎn)制造商創(chuàng)造更多效益與價值。