3D打印絕對(duì)算是近幾年來最熱的話題之一，甚至于有人將其稱為“第三次工業(yè)革命”。確實(shí)，3D打印技術(shù)已經(jīng)在諸多領(lǐng)域引領(lǐng)變革，而在汽車行業(yè)中，能夠上路行駛的3D打印汽車也已經(jīng)面世。這是不是意味著，3D打印將改變汽車業(yè)的格局呢？
3D打印的原材料
3D打印的原理
在討論3D打印汽車之前，我們先來了解一下3D打印機(jī)的工作原理。3D打印，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。與普通打印機(jī)相比，3D打印機(jī)的“墨水”為原材料，通過若干層材料的堆疊達(dá)到立體效果。有許多人將這一過程比喻為搭積木，的確有幾分相似。
3D打印的過程與普通打印機(jī)非常相似。首先，你要有一個(gè)模型文件，只不過相較普通打印機(jī)需要的文檔或圖片，3D打印機(jī)讀取的文件為3D模型文件。目前已經(jīng)有許多3D模型文件的分享網(wǎng)站（例：http://www.thingiverse.com/）。最后需要給打印機(jī)一個(gè)打印的過程，普通打印機(jī)向紙張上打印圖片或文字同樣需要過程。而3D打印由于打印過程比較復(fù)雜，所以需要花費(fèi)不少時(shí)間，當(dāng)然這也取決于你打印模型的大小。
就像普通打印機(jī)需要耗材（激光打印機(jī)需要硒鼓，噴墨打印機(jī)為墨盒）一樣，3D打印機(jī)同樣需要。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，目前用于3D打印的耗材種類很多，以滿足不同需求。當(dāng)然，不同材質(zhì)的價(jià)格相差較大，打印出來的效果也有區(qū)別。而3D打印機(jī)要做的是一個(gè)融化耗材，創(chuàng)造全新形狀的過程。
Urbee 2的打印部件
第一款3D打印汽車——Urbee2
3D打印的原理看起來簡單，但它能夠?qū)崿F(xiàn)的效果確非常神奇。讓我們有了可以簡單的生產(chǎn)任何形狀物體的憧憬。那么它在汽車領(lǐng)域的發(fā)展如何呢？是不是以后我們就可以像攢電腦一樣DIY自己的車子了呢？別急，我們先來看看3D汽車的發(fā)展史。
說發(fā)展史有些夸張了，因?yàn)槭澜缟系谝豢?D打印汽車的誕生離我們并不久遠(yuǎn)。在2013年上半年，一臺(tái)名為Urbee2的小車誕生了。其實(shí)它的前身Urbee早在2010年就推出了，只不過當(dāng)時(shí)由于各種問題只停留在了概念階段。Urbee2則是一款真正意義上量產(chǎn)的車型。
Urbee2是一款搭載混合動(dòng)力的三輪車，由車身后置的獨(dú)輪驅(qū)動(dòng)。在城市中行駛時(shí)，Urbee2由電力驅(qū)動(dòng)，內(nèi)置7.6kWh電量，兩個(gè)前輪由一對(duì)36伏特的電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，可提供6kW的巡航動(dòng)力，最高動(dòng)力12kW。電力驅(qū)動(dòng)行駛里程可達(dá)64公里。當(dāng)電力不足時(shí)，則切換到內(nèi)燃機(jī)來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)給電池供電。
Urbee2包含了超過50個(gè)3D打印組件，但這相較傳統(tǒng)制造工藝顯得十分精簡。車輛除了底盤、動(dòng)力系統(tǒng)和電子設(shè)備等，超過50%的部分都是由ABS塑料打印而來。據(jù)悉，生產(chǎn)Urbee2需要花費(fèi)2500小時(shí)，換算一下就是沒日沒夜也需要超過100天才能打印這樣一輛車。
對(duì)于底盤方面未采用3D打印進(jìn)行制造，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)表示是出于安全方面的考慮。此外，為了達(dá)到更高的安全標(biāo)準(zhǔn)，框架部分也同樣采用了鋼管焊接。Urbee2由于車身重量和尺寸較小，加上三輪的布局，在某些國家只能按照摩托車標(biāo)準(zhǔn)注冊(cè)。
3D打印汽車的升級(jí)版——Strati
Strati是LocalMotors公司推出的一款3D打印汽車，號(hào)稱Strati是全球第一輛。因?yàn)樵贚ocalMotors看來，Urbee2的底盤部件并未由3D打印機(jī)完成，而Strati不僅3D打印的應(yīng)用率更高，而且已經(jīng)接受媒體試駕，所以它同樣可以稱為“第一輛3D打印汽車”。
Strati誕生于2014年，它的確相較Urbee2有了明顯的進(jìn)步。首先，它的底盤部分也采用了3D打印技術(shù)制造，其次它的打印時(shí)間僅為44個(gè)小時(shí)。如果加上組裝時(shí)間，最新的數(shù)據(jù)表明只需要三天就能造出Strati。從超過100天到3天，效率的飛速提升預(yù)示著3D打印汽車的未來發(fā)展不可預(yù)估。
在外型上，相較Urbee2略顯怪異的造型，Strati也更符合人們的審美。寬車身加上低矮的底盤高度甚至讓它有了些運(yùn)動(dòng)車的氣質(zhì)。
Strati的最高時(shí)速可達(dá)56公里，動(dòng)力部分采用電池驅(qū)動(dòng)，續(xù)航里程193到243公里。雖然生產(chǎn)Strati的LocalMotors公司有些“瞧不起”Urbee23D打印的應(yīng)用率，事實(shí)上Strati除了多出在底盤部分的應(yīng)用外，動(dòng)力總成、懸掛、以及轉(zhuǎn)向部件來自雷諾的Twizy。此外，座椅、車燈、輪圈和輪胎也采用傳統(tǒng)方式制造。由于需要考慮到安全性，Strati的原材料為加入了碳纖維的熱塑材料。
雖然Strati許多部分仍采用傳統(tǒng)方式制造，但3D打印汽車還是擁有非常大的優(yōu)勢。相較傳統(tǒng)汽車制造業(yè)用零件拼接的方式生產(chǎn)汽車，3D打印汽車則先打造一個(gè)框架，然后將需要的部件填補(bǔ)進(jìn)去。3D打印汽車更少部件的應(yīng)用不僅可以大幅降低車身重量，還可以省去沖壓這一環(huán)節(jié)。這對(duì)于小規(guī)模生產(chǎn)來說，省去了制造模具的成本，效率更高，而且不需要碩大的廠房，直接降低了汽車生產(chǎn)的門檻。
目前生產(chǎn)Strati的公司正在計(jì)劃著該車的上市計(jì)劃，而公布的預(yù)售價(jià)則為1.1萬英鎊（約合人民幣11萬元）起售。如果把它當(dāng)成首批3D打印汽車產(chǎn)品，這個(gè)售價(jià)并不高。但如果與傳統(tǒng)汽車相比，它的售價(jià)則并不占優(yōu)勢。此外，由于3D打印的精度問題，用戶還需要忍受粗糙的做工。粗糙不平的打印面如果想要獲得平滑效果，又將進(jìn)一步提高成本，加大打印時(shí)間。
3D打印在什么方面開始影響汽車業(yè)
雖然3D打印汽車已經(jīng)逐漸興起，但仍舊存在著許多亟待解決的問題。首先，相較傳統(tǒng)汽車制造業(yè)而言，生產(chǎn)周期和產(chǎn)能還是較低，很難大規(guī)模量產(chǎn)。此外，由于需要考慮到安全性等因素，原材料品質(zhì)與成本因素很難平衡，導(dǎo)致單車生產(chǎn)成本過高也制約著現(xiàn)階段3D汽車的商業(yè)化。
不過就現(xiàn)階段而言，3D打印在汽車領(lǐng)域也已經(jīng)有了很好的應(yīng)用。除了整車3D打印技術(shù)外，已經(jīng)有兩個(gè)領(lǐng)域開始了應(yīng)用階段：
設(shè)計(jì)領(lǐng)域，由于3D打印的快速成型特性，汽車廠商可以應(yīng)用于汽車外形設(shè)計(jì)的研發(fā)。相較傳統(tǒng)的手工制作油泥模型，3D打印能更精確的將3D設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)換成實(shí)物，而且時(shí)間更短，提高汽車設(shè)計(jì)層面的生產(chǎn)效率。目前許多廠商已經(jīng)在設(shè)計(jì)方面開始利用3D打印技術(shù)，比如不久前我們?cè)?jīng)參觀的奔馳設(shè)計(jì)中心。
零部件領(lǐng)域，3D打印技術(shù)還能快速的生產(chǎn)造型復(fù)雜的產(chǎn)品，而汽車零部件正是。在傳統(tǒng)汽車制造領(lǐng)域，汽車零部件的開發(fā)往往需要長時(shí)間的研發(fā)、測試。從研發(fā)到測試階段還需要制作零件模具，不僅時(shí)間長，而且成本高。當(dāng)存在問題時(shí)，修正零件也需要同樣漫長的周期。而3D打印技術(shù)則能快速制作造型復(fù)雜的零部件，當(dāng)測試出現(xiàn)問題時(shí)，修改3D文件重新打印即可再次測試?？梢哉f，3D打印技術(shù)讓未來零部件的開發(fā)成本更低，效率更高。
3D打印整車很難在近期改變我們的生活，但3D打印在以上兩個(gè)領(lǐng)域?qū)⒃诙虝r(shí)間內(nèi)讓消費(fèi)者從中受益。研發(fā)階段成本的降低、效率的提高將為消費(fèi)者帶來更高品質(zhì)的汽車產(chǎn)品，同時(shí)價(jià)格也將更實(shí)惠。
未來在汽車領(lǐng)域的發(fā)展道路
汽車零件方面，3D打印已經(jīng)有了明確的發(fā)展道路，再次就不過多討論。我們主要來談?wù)?D打印整車的發(fā)展。
定制化。相信很長一段時(shí)間，未來3D打印汽車就像我們之前提到了“攢電腦”這個(gè)概念，“機(jī)箱”也就是整體外觀造型，能提供不同樣式以供消費(fèi)者彰顯個(gè)性；至于“主板”、“內(nèi)存”這些內(nèi)部部件，則提供不同樣式的3D打印產(chǎn)品供選裝；動(dòng)力總成等核心部件，則可采購傳統(tǒng)制造商的產(chǎn)品。雖然短時(shí)間內(nèi)3D打印很難在成本方面有大的突破，但相信“定制化”的產(chǎn)品概念還是能吸引不少消費(fèi)者的買單，另辟蹊徑的生產(chǎn)模式或許讓3D打印汽車的商業(yè)化并不遙遠(yuǎn)。
當(dāng)然，真正實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)并將其商業(yè)化，3D打印汽車還有不少路要走。首先要設(shè)計(jì)好不同部件的兼容性，消費(fèi)者選擇選裝件時(shí)也能快速完成拼裝；另外，之前我們提到的安全性，不光是碰撞安全，還要兼顧個(gè)性化外觀可能對(duì)行人的傷害等等；最后要考慮的就是法律因素了，繁雜的樣式對(duì)于合法上路提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
未來終級(jí)解決方案則是100%3D打印。當(dāng)汽車能100%實(shí)現(xiàn)3D打印時(shí)，才是3D打印汽車的終極階段。當(dāng)然，像發(fā)動(dòng)機(jī)、電子設(shè)備這些部件等短時(shí)間內(nèi)采用3D打印技術(shù)的可能性不大，拋開成本因素，材料能耐受的工作溫度及強(qiáng)度也需要檢驗(yàn)。不過隨著科技的發(fā)展，核心部件的打印未必就不能實(shí)現(xiàn)，未來3D打印或許真的能成為私人造車機(jī)器。到那時(shí)，完成一輛屬于自己的車，或許就像組裝一個(gè)汽車模型一樣簡單。
