3D打印為汽車設(shè)計(jì)制造帶來(lái)無(wú)限可能

作為一名狂熱的汽車愛好者，您是否曾夢(mèng)想擁有一輛1964年款法拉利250 GTO跑車呢，相信每個(gè)人都想擁有一輛。但是1964年款法拉利250 GTO到底是何方神圣呢。法拉利250 GTO是一款比賽用運(yùn)動(dòng)型車，其從1952年到1964年期間共只出廠了39輛，自其誕生以來(lái)，就一直馳騁在賽車跑道上，并且戰(zhàn)績(jī)輝煌，它贏得過(guò)眾多國(guó)際性的賽事，被譽(yù)為那個(gè)時(shí)代最為成功的賽車品牌之一。法拉利250 GTO是當(dāng)今車壇上名副其實(shí)的瑰寶，它代表了20世紀(jì)60年代初法拉利的綜合技術(shù)水平，其最大輸出功率達(dá)到了302馬力，最大扭矩333牛米，百公里加速時(shí)間只需5.8秒，即使是現(xiàn)在生產(chǎn)的車型也足以與其一較高下。由此可見法拉利250 GTO的珍貴程度。因此，法拉利250 GTO成為了全球頂級(jí)收藏家最渴望收藏的車型。但是，現(xiàn)在通過(guò)3D打印技術(shù)便可以重新創(chuàng)造出一臺(tái)1964年款法拉利250 GTO。

在3D打印技術(shù)發(fā)展之初，如果經(jīng)濟(jì)條件允許通過(guò)3D打印技術(shù)可以直接3D打印汽車零部件，并且通過(guò)3D打印得到的汽車零部件可以直接替換原廠配件。而現(xiàn)在隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印機(jī)成本越來(lái)越低，功能越來(lái)越復(fù)雜，并可以利用金屬材料進(jìn)行3D打印，因此其為汽車設(shè)計(jì)制造業(yè)帶來(lái)了無(wú)限的可能性。

與超光速旅行相比，利用3D打印技術(shù)打印整輛汽車更加貼合實(shí)際一點(diǎn)。隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造汽車零部件已經(jīng)成為了常態(tài)。目前，有公司開始研究設(shè)計(jì)利用3D打印技術(shù)進(jìn)行經(jīng)典車型的整車打印制造。

在2009年，3D打印技術(shù)狂熱愛好者Jay Leno在PopMech上表示，通過(guò)3D打印技術(shù)可以為生銹的汽車零部件打印出替代零部件。之后，3D打印技術(shù)開始風(fēng)靡全球。而現(xiàn)如今，通用汽車已經(jīng)利用3D打印技術(shù)打印得到了已量產(chǎn)上市車型邁銳寶（Malibu）的實(shí)驗(yàn)原型零部件。目前，很多3D打印商店都提供3D掃描打印服務(wù)，通過(guò)對(duì)經(jīng)典收藏車型進(jìn)行3D掃描得到車型的相關(guān)數(shù)據(jù)，之后在車輛發(fā)生意外等情況時(shí)可以直接3D打印得到相關(guān)備用零部件，經(jīng)過(guò)3D打印得到的備用零部件與原廠零部件完全一致。因此，通過(guò)3D打印得到經(jīng)典車型所有的零部件就可以自己組裝出一輛完全一樣的經(jīng)典收藏車型。同時(shí)在3D打印機(jī)采用材料不受限制情況下，其打印出的零部件功能上也將與原廠零部件完全一致。

運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品股份有限公司（Motion Products inc.）是美國(guó)著名的經(jīng)典修復(fù)公司，其總部位于美國(guó)威斯康星州尼納地區(qū)，其3D打印子公司創(chuàng)新融合部門的David Kettner表示：“由于我們?cè)S多客戶所擁有的汽車是極其珍貴的收藏品，或者售價(jià)極高。因此我們?yōu)樗麄兲峁┝思す鈷呙枵囈詡洳粫r(shí)之需的特色服務(wù)?！比绻嚥恍野l(fā)生意外事故，Kettner表示：“我們有能力讓其恢復(fù)原狀，對(duì)于這一點(diǎn)我們已經(jīng)做到了。”

當(dāng)然，像上面提到的技術(shù)商店不采用3D打印技術(shù)也完全有能力生產(chǎn)復(fù)制出法拉利250 GTO。但是考慮到現(xiàn)在鈑金加工和鑄造技術(shù)的發(fā)展，復(fù)制出的法拉利250 GTO將成為一輛徹頭徹尾的現(xiàn)代跑車。因此，經(jīng)過(guò)以上生產(chǎn)得來(lái)的汽車最多是外觀像法拉利250 GTO，而并不是真正的法拉利250 GTO。通過(guò)3D掃描打印生產(chǎn)得來(lái)的汽車將與原廠車一樣具有原廠車出廠時(shí)的特點(diǎn)甚至缺陷。Kettner表示：“通過(guò)3D掃描技術(shù)，我們可以將原廠車出廠時(shí)所具有的所有缺陷一并打印出來(lái)?！?/P>

專屬定做

拿上面提到的1964年款法拉利250 GTO跑車的擋風(fēng)玻璃清洗液塑料容器來(lái)說(shuō)，其最初設(shè)計(jì)未經(jīng)過(guò)縝密的考慮而采用了價(jià)格低廉的塑料，再就是隨著時(shí)間的不斷增長(zhǎng)并暴露在高溫條件下，塑料部件會(huì)逐漸碎裂失效。在塑料部件逐漸碎裂失效前，Kettner表示可以利用公司創(chuàng)新融合部門的四臺(tái)不同的3D打印機(jī)對(duì)該塑料容器進(jìn)行掃描，3D打印出質(zhì)量更好的現(xiàn)代化塑料部件以備不時(shí)之需。

當(dāng)然，對(duì)于大多數(shù)的車輛來(lái)說(shuō)擋風(fēng)玻璃清洗液塑料容器的修復(fù)工作主要是功能性修復(fù)，因此只要容器大小差不多功能可以實(shí)現(xiàn)就算是完成了修復(fù)工作。但是對(duì)于某些要求特別嚴(yán)格的車輛來(lái)說(shuō)，上面這種簡(jiǎn)單的修復(fù)是行不通的，只有專屬定做才能完全滿足其要求，而通過(guò)3D打印技術(shù)就可以順利的實(shí)現(xiàn)此目的。

無(wú)論是第一次世界大戰(zhàn)時(shí)期汽車的銅質(zhì)零部件，還是到20世紀(jì)30年代開始采用塑料零部件，從事修復(fù)工作的工程師們都需要面臨一個(gè)極為嚴(yán)峻的問題，那就是模具的成本問題。邁克弗森大學(xué)（McPherson College，邁克弗森大學(xué)是一所總部位于美國(guó)堪薩斯州邁克弗森市區(qū)的私立大學(xué)，其在美國(guó)中北部地區(qū)排名前五十，其優(yōu)勢(shì)課程為汽車維修，其主要培養(yǎng)方向就是為各個(gè)汽車修復(fù)中心輸送人才）汽車技術(shù)副教授Garrick Green表示：“由于現(xiàn)代汽車極大地采用了塑料零部件，而且汽車塑料零部件的生產(chǎn)制造是需要模具的，但是模具的生產(chǎn)成本極高，因此采用傳統(tǒng)方法修復(fù)此類汽車零部件是完全不可能的?！?/P>

當(dāng)然，3D打印機(jī)打印材料不僅僅局限于塑料部件。某些3D打印機(jī)也可以打印金屬材料，這對(duì)于汽車修復(fù)行業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)極其利好的消息。因?yàn)?D打印機(jī)可以直接打印金屬材料直接得到待修復(fù)的汽車零部件。另外，只能打印塑料部件的3D打印機(jī)可以通過(guò)快速打印待修復(fù)汽車零部件的塑料模具來(lái)得到想要的汽車零部件。

Garrick Green還表示：“經(jīng)典車型1950年款水星所采用的克萊斯勒DeSoto進(jìn)氣格柵采用了壓鑄鋅材料，由于該車年代較為久遠(yuǎn)，其DeSoto進(jìn)氣格柵受侵蝕情況較為嚴(yán)重。另外，該車的DeSoto進(jìn)氣格柵還由九個(gè)完全不相同的格柵齒組成。由此看見該車修復(fù)工作的難度。但是通過(guò)3D打印技術(shù)分別對(duì)每個(gè)格柵齒進(jìn)行掃描，這樣就可以精確生產(chǎn)制造出每一個(gè)待修復(fù)格柵齒。”

近日，Kettner接到了一個(gè)更加艱巨的汽車修復(fù)任務(wù)。其中需要對(duì)一個(gè)完全碎裂的勞斯萊斯隱私窗簾電機(jī)鑄造殼體進(jìn)行修復(fù)工作。首先，其修復(fù)工作團(tuán)隊(duì)一塊一塊地將該電機(jī)鑄造殼體進(jìn)行了組裝，之后用膠水將其粘在一起為3D掃描做好準(zhǔn)備。之后，通過(guò)3D掃描可以得到該原廠電機(jī)鑄造殼體的CAD模型，再手動(dòng)清理一下掃描模型的不平整區(qū)域，這樣就得到了一個(gè)完美的原廠電機(jī)鑄造殼體CAD模型。通過(guò)該CAD模型，3D打印機(jī)可以為該電機(jī)鑄造殼體快速打印一個(gè)蠟?zāi)橐院笙嚓P(guān)替代品的鑄造做好準(zhǔn)備。

對(duì)于一輛具有收藏價(jià)值的汽車，其最平常的部件電線接頭膠套都有可能采用3D打印技術(shù)進(jìn)行打印。當(dāng)汽車修復(fù)對(duì)原廠件有一定要求時(shí)，David Kettner的3D打印創(chuàng)新融合部門可以花費(fèi)1200美元通過(guò)3D打印技術(shù)打印出相應(yīng)電線接頭膠套。Kettner表示：“1200美元打印一個(gè)73年款雪佛蘭Nova的電線接頭膠套是否值得呢。此時(shí)估計(jì)沒有人會(huì)愿意。但是對(duì)于一臺(tái)價(jià)值數(shù)百萬(wàn)美元的法拉利來(lái)說(shuō)，人們或許就心甘情愿了。”1200美元打印一個(gè)零部件或許會(huì)比尋找一個(gè)原廠配件成本要低，而且原廠配件同樣會(huì)存在經(jīng)過(guò)時(shí)間侵蝕容易損毀等缺點(diǎn)。

全新經(jīng)典車型再現(xiàn)商店

此次3D打印公司創(chuàng)新融合部擁有四臺(tái)3D打印快速成型機(jī)器，其中分別包括：3D Systems立體掃描儀、Z Corp注塑模具熔粉機(jī)、Objet噴墨3D打印機(jī)以及Optimax固態(tài)金屬部件制造機(jī)（該Optimax固態(tài)金屬部件制造機(jī)是由Optimax光學(xué)鏡頭制造儀器改造而成的）。通過(guò)以上四臺(tái)機(jī)器，可以3D打印再現(xiàn)出任何東西。

Kettner表示，由于以上3D打印設(shè)備成本極高，而且只有極少數(shù)車輛有該類定制的需求，所以并不是所有的3D打印商店都有能力負(fù)擔(dān)的起以上設(shè)備成本。但是，在3D打印商店并未完全配備以上3D打印設(shè)備時(shí)，用戶可以自行掃描待打印部件并對(duì)其進(jìn)行CAD建模以做好直接3D打印的準(zhǔn)備。

Green表示，以上進(jìn)行的3D掃描和CAD建模正是其致力于融合創(chuàng)新部門新技術(shù)開發(fā)的原因所在。而邁克弗森大學(xué)也正是因?yàn)槿绱硕_始教授學(xué)生CAD課程以捕捉修正經(jīng)典待修復(fù)部件。因此，未完全配備以上3D打印設(shè)備的3D打印商店就可以直接將待打印部件的CAD模型發(fā)送至有相應(yīng)設(shè)備的3D打印商店，這樣就可以快速打印出自己所需的3D掃描部件了。

伊利諾伊州的國(guó)會(huì)議員Bill Foster曾向國(guó)會(huì)提議在美國(guó)全國(guó)推行該3D打印商店網(wǎng)絡(luò)，在每一個(gè)國(guó)會(huì)選區(qū)都配備相應(yīng)3D打印設(shè)備，這樣人們就可以根據(jù)自己的需求快速打印出所需部件。當(dāng)然，在全國(guó)建立3D打印設(shè)備網(wǎng)絡(luò)并非一朝一夕之事，所以革命尚未完成同志仍需努力。Foster在接受波士頓環(huán)球報(bào)（Boston Globe）采訪時(shí)表示：“建立3D打印設(shè)備全國(guó)網(wǎng)絡(luò)可以鼓勵(lì)年輕人積極創(chuàng)造屬于自己的東西，有了3D快速打印設(shè)備，孩子們?cè)僖膊恍枰獎(jiǎng)邮植鸾馄嚢l(fā)動(dòng)機(jī)了。另外，由于現(xiàn)在商品化越來(lái)越成熟，就目前的蘋果ipod來(lái)說(shuō)，完全拆解ipod并不像以前拆解收音機(jī)那樣簡(jiǎn)單了。而3D快速打印設(shè)備為孩子們的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了很好的機(jī)會(huì)?！?/P>

3D快速打印設(shè)備對(duì)于業(yè)余選手和專家來(lái)說(shuō)都是極具創(chuàng)造性的，通過(guò)3D打印設(shè)備人人都可以打印出屬于自己的法拉利，不過(guò)前提是已知法拉利每個(gè)零部件的3D模型。那么現(xiàn)在就趕緊編程建模，打造專屬于自己的法拉利吧。