3D打印技術(shù)在汽車零部件制造中的應(yīng)用

3D打印又稱為增材制造，其通過(guò)逐層增加材料來(lái)生成3D實(shí)體，因而是一種快速成型技術(shù)。目前，眾多關(guān)于3D打印的文獻(xiàn)中，稱3D打印為第三次工業(yè)革命的重要生產(chǎn)工具。3D打印的整個(gè)制造過(guò)程是一種智能化的制造過(guò)程，不需要使用夾具和切削工具。通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），能夠根據(jù)需求對(duì)組件結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和優(yōu)化，因而能夠?qū)崿F(xiàn)制造業(yè)的定制化生產(chǎn)。鑒于3D打印所具有的眾多優(yōu)勢(shì)，汽車行業(yè)開始嘗試將其應(yīng)用到汽車零部件的制造中。

利用3D打印實(shí)現(xiàn)汽車零部件的生產(chǎn)時(shí)，首先需要借助CAD軟件建立零部件模型，之后將其轉(zhuǎn)化為立體光刻（STL）文件。然后將定義的參數(shù)和STL文件輸入到3D打印系統(tǒng)中，生成數(shù)字模擬切片。最后，3D打印機(jī)依據(jù)數(shù)字模擬切片的形狀進(jìn)行逐層打印。完成后，還需要從基板上將打印后的零部件移除。

目前，3D打印技術(shù)具有多種不同的層結(jié)構(gòu)生成方式，包括光敏樹脂選擇性固化工藝（SLA）、粉末材料選擇性燒結(jié)工藝（SLS）和絲狀材料選擇性熔覆工藝（FDM）。SLA是將液態(tài)光敏樹脂材料放入加工模具中，保持工作臺(tái)與液面相差一個(gè)截面層的高度，之后利用激光按照預(yù)定的程序數(shù)據(jù)對(duì)光敏樹脂表面進(jìn)行掃描、液體固化，不斷重復(fù)直到形成3D零部件。SLS是將工作臺(tái)溫度升高至粘結(jié)劑和塑料混合粉末的熔點(diǎn)，之后將液化后的粉末材料按照預(yù)定的截面輪廓進(jìn)行激光燒結(jié)，形成3D零部件，最后再進(jìn)行冷卻處理。FDM是采用熱熔噴頭對(duì)熱塑性絲狀材料加熱，將其熔化成半液態(tài)，再通過(guò)噴頭擠壓出零部件的截面輪廓，通過(guò)噴頭在工作臺(tái)上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，逐層形成薄片。重復(fù)該過(guò)程，形成3D零部件。

利用3D打印完全取代汽車制造中的傳統(tǒng)技術(shù)，還需要解決3D打印技術(shù)的材料和設(shè)備等問(wèn)題。

刊名：IEEE Potentials（英）

刊期：2016年第35期

作者：Choon Wee Joel Lim et al

編譯：張振偉