3D 打印如何簡化電動汽車制造？

導讀：速度、定制、成本效益……電動汽車 (EV) 制造中 3D 打印的優(yōu)勢不勝枚舉。據IEA 估計，2022 年將有超過 2600 萬輛電動汽車上路，比上一年增加 60%。盡管這個數字相對于整個汽車市場而言仍只是滄海一粟，但差距正在以前所未有的速度縮小。

電動汽車不僅僅指汽車。電動滑板車、手推車、有軌電車、無人機、無人水下航行器、無人機、EVTOL直升機和私人船只都可以歸類為電動車輛。

隨著世界朝著可再生的未來發(fā)展，汽車制造商不斷尋找簡化流程的方法。增材制造完全符合這一要求，并且已經被用于從原型設計到打印整輛車的各個領域。

快速電動汽車原型設計

隨著電動汽車需求的激增，制造商的產品開發(fā)時間表變得越來越緊迫。3D 打印可以加速原型制作。設計文件可以輕松調整以進行數字化迭代，然后立即打印以測試零件的物理版本。

這消除了與傳統(tǒng)方法相關的漫長等待時間和高成本，在傳統(tǒng)方法中，每個單獨的原型設計都需要外包并通過成型、鑄造或機械加工等工藝來完成。

因此，汽車上市時間會大幅度縮短，這對于每天都會出現新想法的行業(yè)來說至關重要。一旦找到成功的原型，通常可以通過簡單地擴大相同的 3D 打印操作來開始生產。

制造終端應用零件

在當前電動汽車環(huán)境下，增材制造的一大優(yōu)勢是能夠按需小批量打印零件。雖然按單位計算，傳統(tǒng)方法可能更便宜，但高起訂量使其無法實現成本效益。

此外，3D 打印讓工程師能夠以最少的材料制造復雜的有機幾何形狀，并將多個零件整合到一張干凈的打印件中，從而無需組裝。還可以降低供應鏈問題的風險，因為零件可以在任何地方打印。

但這一切是否意味著要犧牲質量？不，實際上恰恰相反。3D 打印甚至可以為電動汽車制造帶來的一些具體問題提供量身定制的解決方案。例如，由于許多部件所需的材料更少，車輛可以變得更輕。這可以延長電池壽命并擴大范圍。較小的零件為乘客、配件或更大的電池提供了更多的空間。

冷卻是電動汽車的另一個主要考慮因素。增材制造提供了不斷擴大的材料庫，其中許多材料具有良好的熱性能。碳纖維和鋁因其令人印象深刻的強度而成為受歡迎的選擇，而鈷酸鋰可用于制造電池電極。

目前使用 3D 打印制造的其他最終用途電動汽車零件包括熱交換器、固態(tài)電池、支架、連接器、驅動器外殼、HVAC 運動學、照明邊框以及杯架等美觀組件。盡管您可能還沒有在道路上看到它們，但一些公司已經在嘗試完全 3D 打印的車輛。

汽車制造商簡化電動汽車制造工作的另一種方法是建造微型工廠。這些專業(yè)工廠高度自動化，運營成本較低，其設立的唯一目的是生產小批量的電動汽車零部件。這條路線使客戶可以更自由地定制他們的車輛，這似乎是電動汽車的發(fā)展方向。

△領先汽車制造商最近使用 3D 打印的一些例子

生產工裝

3D打印不必消耗整個制造過程，它可以與傳統(tǒng)技術協(xié)同工作。著名的尚酷和夏朗車型的制造商大眾汽車歐洲公司 (Volkswagen Autoeuropa) 現在幾乎所有工廠模具都采用 3D 打印技術。為什么？這是一種生產定制工具、夾具、固定裝置和其他制造輔助設備的更經濟的方式，而無需依賴外部供應商。據 UltiMaker 稱，“向 3D 打印的過渡為大眾 Autoeuropa 節(jié)省了 91% 的工具開發(fā)成本，并將開發(fā)時間縮短了 95%”。

至關重要的是，可以在必要時直接（且非常快速）地完善 3D 模型并創(chuàng)建這些制造輔助工具的變體。同樣，這非常適合測試新設計或材料，并為消費者提供潛在的無限定制選項。此外，還可以引入 3D 掃描進行超高效的質量檢測。汽車制造商甚至可以快速收集最復雜幾何形狀的精確測量結果，確保工具始終符合質量控制規(guī)范。

如果某些東西不太符合要求，可以通過增材制造輕松修復或更換。隨著時間的推移，通過最大限度地減少停機時間，可以節(jié)省大量直接成本和機會成本。

電動汽車制造 3D 打印的未來

增材制造在傳統(tǒng)汽車生產中獲得吸引力經歷了一段艱難的時期，傳統(tǒng)汽車生產的流程和供應商關系已經建立了很長時間。此外，無論如何，該技術還沒有準備好大規(guī)模生產。

然而，電動汽車代表了一種新型現代機器，需要現代制造方法。對于小批量、按需、高度可定制的生產，3D 打印是一個完美的解決方案——通過盡早成為電動汽車制造過程的關鍵部分，增材制造可以同步擴展，并鞏固其作為長期行業(yè)標準的地位。

展望未來，3D 打印的潛在用例是無窮無盡的

例如，電動汽車就是自動駕駛的代名詞。隨著乘坐自己汽車的乘客變得司空見慣，室內設計的自由度占據了首位。隨著駕駛員的注意力轉移到車內，3D 打印使他們能夠打造更加個性化的環(huán)境。

截至 2022 年，英格蘭所有新住宅和建筑物都必須安裝電動汽車充電站，而供應商已經在努力滿足需求。制造商將不可避免地采用 3D 打印來加快電路支架、外殼和外殼等整體零件的生產。

如今，談論新技術很難不提到人工智能。文本到 3D 模型的人工智能工具將使汽車制造商能夠比以往更快地生成零件或制造輔助工具的新概念，然后可以打印出來進行測試。想象一下，為客戶提供一個門戶，他們可以在其中生成零件的定制設計并按需打印。如果沒有增材制造，這是不可能實現的。

△汽車的逆向建模

人工智能最終可能會集成到 3D 打印機中，幫助它們自動檢測可能導致差異或錯誤的工作環(huán)境變化并做出反應。

3D 打印為制造商提供了創(chuàng)新、高效且適應性強的解決方案，以應對電動汽車帶來的獨特挑戰(zhàn)。增材制造具有加速原型設計、促進靈活的按需生產以及優(yōu)化現有工廠工作流程的能力，有望成為電動汽車領域的中流砥柱。