3D 打印如何简化电动汽车制造？

导读：速度、定制、成本效益……电动汽车 (EV) 制造中 3D 打印的优势不胜枚举。据IEA 估计，2022 年将有超过 2600 万辆电动汽车上路，比上一年增加 60%。尽管这个数字相对于整个汽车市场而言仍只是沧海一粟，但差距正在以前所未有的速度缩小。

电动汽车不仅仅指汽车。电动滑板车、手推车、有轨电车、无人机、无人水下航行器、无人机、EVTOL直升机和私人船只都可以归类为电动车辆。

随着世界朝着可再生的未来发展，汽车制造商不断寻找简化流程的方法。增材制造完全符合这一要求，并且已经被用于从原型设计到打印整辆车的各个领域。

快速电动汽车原型设计

随着电动汽车需求的激增，制造商的产品开发时间表变得越来越紧迫。3D 打印可以加速原型制作。设计文件可以轻松调整以进行数字化迭代，然后立即打印以测试零件的物理版本。

这消除了与传统方法相关的漫长等待时间和高成本，在传统方法中，每个单独的原型设计都需要外包并通过成型、铸造或机械加工等工艺来完成。

因此，汽车上市时间会大幅度缩短，这对于每天都会出现新想法的行业来说至关重要。一旦找到成功的原型，通常可以通过简单地扩大相同的 3D 打印操作来开始生产。

制造终端应用零件

在当前电动汽车环境下，增材制造的一大优势是能够按需小批量打印零件。虽然按单位计算，传统方法可能更便宜，但高起订量使其无法实现成本效益。

此外，3D 打印让工程师能够以最少的材料制造复杂的有机几何形状，并将多个零件整合到一张干净的打印件中，从而无需组装。还可以降低供应链问题的风险，因为零件可以在任何地方打印。

但这一切是否意味着要牺牲质量？不，实际上恰恰相反。3D 打印甚至可以为电动汽车制造带来的一些具体问题提供量身定制的解决方案。例如，由于许多部件所需的材料更少，车辆可以变得更轻。这可以延长电池寿命并扩大范围。较小的零件为乘客、配件或更大的电池提供了更多的空间。

冷却是电动汽车的另一个主要考虑因素。增材制造提供了不断扩大的材料库，其中许多材料具有良好的热性能。碳纤维和铝因其令人印象深刻的强度而成为受欢迎的选择，而钴酸锂可用于制造电池电极。

目前使用 3D 打印制造的其他最终用途电动汽车零件包括热交换器、固态电池、支架、连接器、驱动器外壳、HVAC 运动学、照明边框以及杯架等美观组件。尽管您可能还没有在道路上看到它们，但一些公司已经在尝试完全 3D 打印的车辆。

汽车制造商简化电动汽车制造工作的另一种方法是建造微型工厂。这些专业工厂高度自动化，运营成本较低，其设立的唯一目的是生产小批量的电动汽车零部件。这条路线使客户可以更自由地定制他们的车辆，这似乎是电动汽车的发展方向。

△领先汽车制造商最近使用 3D 打印的一些例子

生产工装

3D打印不必消耗整个制造过程，它可以与传统技术协同工作。著名的尚酷和夏朗车型的制造商大众汽车欧洲公司 (Volkswagen Autoeuropa) 现在几乎所有工厂模具都采用 3D 打印技术。为什么？这是一种生产定制工具、夹具、固定装置和其他制造辅助设备的更经济的方式，而无需依赖外部供应商。据 UltiMaker 称，“向 3D 打印的过渡为大众 Autoeuropa 节省了 91% 的工具开发成本，并将开发时间缩短了 95%”。

至关重要的是，可以在必要时直接（且非常快速）地完善 3D 模型并创建这些制造辅助工具的变体。同样，这非常适合测试新设计或材料，并为消费者提供潜在的无限定制选项。此外，还可以引入 3D 扫描进行超高效的质量检测。汽车制造商甚至可以快速收集最复杂几何形状的精确测量结果，确保工具始终符合质量控制规范。

如果某些东西不太符合要求，可以通过增材制造轻松修复或更换。随着时间的推移，通过最大限度地减少停机时间，可以节省大量直接成本和机会成本。

电动汽车制造 3D 打印的未来

增材制造在传统汽车生产中获得吸引力经历了一段艰难的时期，传统汽车生产的流程和供应商关系已经建立了很长时间。此外，无论如何，该技术还没有准备好大规模生产。

然而，电动汽车代表了一种新型现代机器，需要现代制造方法。对于小批量、按需、高度可定制的生产，3D 打印是一个完美的解决方案——通过尽早成为电动汽车制造过程的关键部分，增材制造可以同步扩展，并巩固其作为长期行业标准的地位。

展望未来，3D 打印的潜在用例是无穷无尽的

例如，电动汽车就是自动驾驶的代名词。随着乘坐自己汽车的乘客变得司空见惯，室内设计的自由度占据了首位。随着驾驶员的注意力转移到车内，3D 打印使他们能够打造更加个性化的环境。

截至 2022 年，英格兰所有新住宅和建筑物都必须安装电动汽车充电站，而供应商已经在努力满足需求。制造商将不可避免地采用 3D 打印来加快电路支架、外壳和外壳等整体零件的生产。

如今，谈论新技术很难不提到人工智能。文本到 3D 模型的人工智能工具将使汽车制造商能够比以往更快地生成零件或制造辅助工具的新概念，然后可以打印出来进行测试。想象一下，为客户提供一个门户，他们可以在其中生成零件的定制设计并按需打印。如果没有增材制造，这是不可能实现的。

△汽车的逆向建模

人工智能最终可能会集成到 3D 打印机中，帮助它们自动检测可能导致差异或错误的工作环境变化并做出反应。

3D 打印为制造商提供了创新、高效且适应性强的解决方案，以应对电动汽车带来的独特挑战。增材制造具有加速原型设计、促进灵活的按需生产以及优化现有工厂工作流程的能力，有望成为电动汽车领域的中流砥柱。