浅谈3d打印技术在汽车研发领域的应用

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1、浅谈3D打印技术在汽车研发领域的应用【摘要】结合时下相对热门的3D打印及汽车两个话题，通过3D打印技术在某汽车研发企业的实际应用，从技术层面分析了适用于汽车研发工作的3D打印技术，并且描述了其适用范围。中国8/vie　　【关键词】3D打印；汽车研发；价值　　【Abstract】binedobiletobileresearchanddevelopmententerprise，fromthetechnicallevelof3Dprintingtechnologyforautomotiveresearchanddevelopmentotiveresearchan

2、ddevelopment；Value　　0引言　　3D打印技术是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，是一种先进的增材制造方法。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及其他领域都有所应用。　　本文主要是针对3D打印技术在汽车在研发过程中的应用

3、情况作一些介绍，通过实际应用案例分析其主要作用及应用范围。　　13D打印主要技术分类　　光固化（SLA―StereoLithographyApparatus）　　该技术以光敏树脂为原料，将计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态树脂逐点扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应，从而形成零件的一个薄层截面。当一层固化完毕，移动工作台，在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂以便进行下一层扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此重复直到整个零件原型制造完毕（图1）。　　选择性激光烧结（SLS―Se1ectedLaserSinte

4、ring）　　该法采用CO2激光器作能源，目前使用的造型材料多为各种粉未材料。在工作台上均匀铺上一层很薄的粉未，激光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结，一层完成后再进行下一层烧结。全部烧结完后去掉多余的粉未，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。目前，成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行粘接或烧结的工艺还正在实验研究阶段（图2）。　　熔融沉积（FDM―FusedDepositionModeling）　　FDM工艺的关键是保持半流动成型材料刚好在熔点之上（通常控制在比熔点高1℃左右）。FDM喷头受CAD分层数据控制使半流动状态的熔丝

5、材料（丝材直径一般在1.5mm以上）从喷头中挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层，一层叠一层最后形成整个零件模型（图3）。　　三维打印（3DP―3DPrinter）　　3DP技术是麻省理工学院发明并申请专利的，由ZCorporation公司进行商业化。该项技术自1994年发明并逐步走向市场后，在近年呈飞速发展趋势。该种成型工艺的原理是将粉末由储存桶送出一定分量，再以�L筒将送出之粉末在加工平台上铺上一层很薄的原料，喷嘴依照3D电脑模型切片后获得的二维层片信息喷出黏著剂，黏著粉末.做完一层，加工平台自动下降一点，储存桶上升一点，刮刀由升高了的储存桶把粉末推至工作

6、平台�K把粉末推平，再喷黏著剂，如此循环便可得到所要的形状。常用的ZCorp立体打印材料是石膏粉及淀粉，但亦有其他材料可供选用，如弹性塑料等。更有多种颜色的墨水可供�x择，甚至可更换彩色墨头，即�r打印出彩色工件（图4）。　　Polyjet光固化技术　　由以色列Objet开发的Ployjet技术。Polyjet的打印头类似于行式打印机，沿着X轴前后滑动，在成型室里铺上一层超薄的光敏树脂。每铺完一层后，喷头架边上的紫外光球立即发射紫外光，快速固化和硬化每层光敏树脂。这一步骤减少了使用其他技术所需的后处理过程。每打印完一层，机器内部的成型底盘就会极为精确地下沉

7、，而喷头继续一层一层地工作，直到原型件完成。成型时使用了两种不同的光敏树脂材料：一种是用来成型实体部件的成型材料，另一种类胶体的用来支撑部件的支撑材料（图5）。　　2汽车研发对3D打印的需求　　随着国内汽车市场的飞速增长以及出口量的增加，想要在这块越做越大的蛋糕中得到自己预期的份额，获取更多的客户，除了品牌推广，价格优势，性能提高以外，汽车设计以及产品差异化正起着愈发重要的作用，直接表现为汽车外观的造型，材料的选取，内部结构的合理布置以及性能的改进。同时，为应对残酷的市场竞争，汽车厂家必须以最低的成本开发出最受欢迎的车型，并且能在第一时间上市，赶在竞争对手

8、的前面，才能够赢得市场。　　采用3D打印技术能够有效缩短新车型的开