3D打印技术在汽车零部件制造中的应用

3D打印又称为增材制造，其通过逐层增加材料来生成3D实体，因而是一种快速成型技术。目前，众多关于3D打印的文献中，称3D打印为第三次工业革命的重要生产工具。3D打印的整个制造过程是一种智能化的制造过程，不需要使用夹具和切削工具。通过计算机辅助设计（CAD），能够根据需求对组件结构进行重新设计和优化，因而能够实现制造业的定制化生产。鉴于3D打印所具有的众多优势，汽车行业开始尝试将其应用到汽车零部件的制造中。

利用3D打印实现汽车零部件的生产时，首先需要借助CAD软件建立零部件模型，之后将其转化为立体光刻（STL）文件。然后将定义的参数和STL文件输入到3D打印系统中，生成数字模拟切片。最后，3D打印机依据数字模拟切片的形状进行逐层打印。完成后，还需要从基板上将打印后的零部件移除。

目前，3D打印技术具有多种不同的层结构生成方式，包括光敏树脂选择性固化工艺（SLA）、粉末材料选择性烧结工艺（SLS）和丝状材料选择性熔覆工艺（FDM）。SLA是将液态光敏树脂材料放入加工模具中，保持工作台与液面相差一个截面层的高度，之后利用激光按照预定的程序数据对光敏树脂表面进行扫描、液体固化，不断重复直到形成3D零部件。SLS是将工作台温度升高至粘结剂和塑料混合粉末的熔点，之后将液化后的粉末材料按照预定的截面轮廓进行激光烧结，形成3D零部件，最后再进行冷却处理。FDM是采用热熔喷头对热塑性丝状材料加热，将其熔化成半液态，再通过喷头挤压出零部件的截面轮廓，通过喷头在工作台上的往复运动，逐层形成薄片。重复该过程，形成3D零部件。

利用3D打印完全取代汽车制造中的传统技术，还需要解决3D打印技术的材料和设备等问题。

刊名：IEEE Potentials（英）

刊期：2016年第35期

作者：Choon Wee Joel Lim et al

编译：张振伟