速度激情下的挑戰(zhàn)，3D打印汽車(chē)制造前景一片光明

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


▲數(shù)據(jù)來(lái)源SmarTech Publishing

對(duì)于汽車(chē)市場(chǎng)而言，特別是高級(jí)跑車(chē)或賽車(chē)，性能高于一切，比如輕量化設(shè)計(jì)可以減輕車(chē)輛重量等，從而增加可用功率，降低能耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)汽車(chē)至關(guān)重要的減排目標(biāo)。



▲賽車(chē)模型（來(lái)源3DExport）

通過(guò)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(shì)，其在汽車(chē)改裝及生產(chǎn)制造領(lǐng)域的發(fā)展已初現(xiàn)趨勢(shì)。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(chē)卡鉗，輕量化支架結(jié)構(gòu)件等；亦有很多國(guó)際汽車(chē)生產(chǎn)商如奔馳、寶馬、奧迪、豐田等已經(jīng)在汽車(chē)的研發(fā)階段大量使用3D打印技術(shù)。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，3D打印在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用，占整個(gè)應(yīng)用行業(yè)的30%以上。特別是在賽車(chē)應(yīng)用中非常廣泛，像NASCAR和一級(jí)方程式賽車(chē)一直在采用3D打印技術(shù)。



▲各種汽車(chē)剎車(chē)盤(pán)

— 碳化硅陶瓷的優(yōu)勢(shì) —

而對(duì)于汽車(chē)機(jī)動(dòng)設(shè)備與車(chē)輛最主要的安全部件之一的剎車(chē)制動(dòng)部件而言，汽車(chē)剎車(chē)系統(tǒng)的優(yōu)劣，直接決定著汽車(chē)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(zhǎng)使用壽命是剎車(chē)系統(tǒng)制造和應(yīng)用材料發(fā)展的大趨勢(shì)。

使用碳化硅材料制成的剎車(chē)盤(pán)具有重量輕，耐高溫的特點(diǎn)。碳化硅材料制成的剎車(chē)盤(pán)重量只有普通鑄鐵盤(pán)的一半不到，更輕的剎車(chē)盤(pán)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(chē)輛整體的操控水平。另外，普通的剎車(chē)碟容易在全力制動(dòng)下因高熱產(chǎn)生熱衰退，而碳化硅陶瓷剎車(chē)盤(pán)能有效而穩(wěn)定的抵抗熱衰退，其耐熱效果比普通剎車(chē)盤(pán)高出許多倍。



▲汽車(chē)剎車(chē)盤(pán)

碳化硅材料剎車(chē)盤(pán)在制動(dòng)最初階段就立刻能產(chǎn)生最大的剎車(chē)力，因此甚至無(wú)需剎車(chē)輔助增加系統(tǒng)，而整體制動(dòng)比傳統(tǒng)剎車(chē)系統(tǒng)更快、距離更短、為了抵抗高熱，在制動(dòng)活塞與剎車(chē)襯塊之間有碳化硅陶瓷來(lái)隔熱，并且碳化硅剎車(chē)盤(pán)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(chē)盤(pán)，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(shí)現(xiàn)快速交付，大大提升研發(fā)團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率。結(jié)合碳化硅等材料使用，能滿(mǎn)足系統(tǒng)高性能和車(chē)身輕量化要求，有利于汽車(chē)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?yàn)樘蓟�硅陶瓷材料在成型過(guò)程中會(huì)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(chē)盤(pán)

升華三維陶瓷·金屬3D打印設(shè)備采用獨(dú)特的獨(dú)立雙噴嘴設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)陶瓷、金屬、陶瓷/金屬基復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成形。具有操作簡(jiǎn)單、工業(yè)型、高精度、高質(zhì)量、高性?xún)r(jià)比等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并結(jié)合升華三維獨(dú)創(chuàng)的PEP（粉末擠出打印技術(shù)）工藝，已實(shí)現(xiàn)碳化硅剎車(chē)盤(pán)結(jié)構(gòu)部件的大尺寸、輕量化、一體化制備。完整工藝過(guò)程后的部件致密度高達(dá)99%。打印的成品剎車(chē)盤(pán)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(dòng)性。經(jīng)測(cè)試，3D打印碳化硅陶瓷剎車(chē)盤(pán)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(chē)制造前景一片光明 —

3D打印具備傳統(tǒng)制造工藝無(wú)法比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可在不犧牲結(jié)構(gòu)部件性能的情況下，實(shí)現(xiàn)部件的整合設(shè)計(jì)并制造，為汽車(chē)制造提供新的設(shè)計(jì)思路和發(fā)展途徑�？梢灶A(yù)估3D打印技術(shù)在汽車(chē)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(kāi)發(fā)、設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)、系統(tǒng)軟件開(kāi)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(chē)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(gè)性化、定制化”的技術(shù)特點(diǎn)，通過(guò)PEP技術(shù)工藝幫助汽車(chē)生產(chǎn)制造商創(chuàng)造更多效益與價(jià)值。