布加迪的最强对手竟是用3D打印造出来的?

来源:砍柴网    关键词:布加迪, 汽车, 3D打印造出来的,    发布时间:2020-03-18

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就在上周,国外不少主流汽车媒体纷纷体验了一台由3D打印制造的超级跑车Czinger 21C。或许你还没听说过这个品牌,Czinger就像帕加尼、科尼赛克一样,是一家专注于生产超级跑车的小厂,21C是它的首款车型。

别看来头不大,但Czinger 21C绝对是超级跑车界的一匹黑马。该车搭载一台可以爆发937马力的2.9T V8发动机,百公里加速仅需1.9秒,极速可达379km/h。而在加装上混合动力系统后,其最高时速更是可以达到恐怖的431km/h!怪兽级的性能意味着高昂的售价,Czinger 21C全球限量仅80台,每台售价高达170万美元,约合人民币1178万元。

用3D打印打造极致的轻量化

这个售价对我们车迷来说看看就好,我们更应该关注Czinger 21C是如何进入到“1秒俱乐部”的。Czinger 21C强劲的加速性能与轻量化技术的应用不无关系,除了我们熟悉的碳纤维材料的应用,3D打印技术对该车的轻量化也做出了极大的贡献。

Czinger 21C的车架、悬挂系统由3D打印钛合金和铝合金制成,甚至玻璃都是由3D打印制成,这使得Czinger 21C整备质量仅为1165kg。

3D打印不仅轻而且开发更快,就拿上图中这个看起来像生物骨骼一样的悬挂连杆来说,它的形状设计完全交给计算机完成,而计算机设计出如此充满艺术感的造型仅用了2分钟。这个时间有多恐怖呢?人类要想设计出同样强度的结构,需要三个星期的时间,而且设计出来的是非常粗壮、非常重的结构。大家都知道,悬挂组件越轻,车辆操控性越好,而Czinger 21C的这套3D打印悬挂显然能让车主更轻松地驾驭这台狂暴的跑车。

Czinger的3D打印车间

什么是3D打印?

看到这里,大家应该见识到了3D打印的神奇之处,想必心中也有几个疑问:什么是3D打印?3D打印为何如此强大?我们的买菜车上有没有3D打印零件呢?

3D打印的原理演示

3D打印的学名为“增材制造”,被业内认为是人类第四次工业革命的主要推动技术。在工业领域应用最广的3D打印工艺有SLA、SLS、SLM三种,它们的原材料为液体或粉末,通过高功率的激光一层层固化、烧结成为最终的零件。因为这种制造方式和打印机非常相似,所以就有了“3D打印”的俗称。三种工艺中,SLA主要生产树脂产品,SLS则生产强度更高的尼龙产品,SLM可以生产金属产品。3D打印通常按克计算价格,三种工艺价格依次增高,SLM工艺的部分材料价格堪比黄金,而Czinger 21C使用的正是最贵的SLM工艺。

被誉为“工业明珠”的五轴CNC机床

既然有增材制造,那就有减材制造和等材制造。像冲压、铸造、注塑就是典型的等材制造,原材料在加工过程中没有增加也没有减少,而机加工、CNC这种通过铣削将胚料加工成产品的加工方式则为减材制造。从人类文明诞生以来,以浇铸、雕刻为起源的等材制造和减材制造就是最为主流的制造方式,发展到如今已经非常成熟,但3D打印的兴起不过是最近30年的事情。

3D打印的工艺品

虽然3D打印的历史不能比拟传统的加工方式,但其应用前景却十分被看好。原因在于3D打印在工业加工领域的革命性突破,而等材制造和减材制造的传统制造方式只能制造结构简单的零件,但3D打印可以做出传统制造方式无法完成的高复杂度零件。比如上图中的埃菲尔铁塔模型摆件,用3D打印技术可以一次打印完成,而CNC和机加工的刀具根本无法进入到这些镂空结构的内表面进行加工,只能通过加工零碎的零件,然后拼装起来才能做到同样的效果。

波音777X上使用的大型3D打印部件

用更少的材料就可以制造强度更高、更复杂的零件,这样的特点也让3D打印在近几年迅速崛起,Czinger 21C正是发挥出了3D打印的这一大优势。除了汽车,轻量化和高强度同样是航空航天和大飞机对零部件的要求,像波音、空客、通用电气、NASA等都早已开始大规模使用3D打印技术。

日本玩具公司万代掌握着全球最先进的注塑技术

3D打印还有一个显著特点就是既慢又快,既贵又便宜。为什么这么说呢?3D打印相比塑料件生产常用的注塑工艺,加工时间非常长,注塑几秒钟就可以完成的零件,用3D打印可能要几分钟甚至几个小时,而且价格更高。但和CNC机加工比起来,3D打印又非常快并且便宜。3D打印这样的特点,也为原型开发创造了极大便利。

3D打印助力原型开发

在传统塑料零件的研发过程中,是先设计原型的图纸,再用CNC加工出零件原型。反复验证确认零件尺寸后,再制造注塑模具,从而实现大批量生产。而在当下,3D打印凭借更低的价格和更快的速度正在逐步替代CNC的原型制造工作。

3D打印的汽车大灯组

笔者从上海某家汽车塑料件供应商了解到,该公司以往都会采用CNC、机加工和翻模为主机厂生产零件原型。但最近几年,SLA树脂3D打印正在成为行业主流。相比CNC,该工艺可以有效帮助主机厂缩短新车开发时间,并节省开发资金。也就是说,虽然我们的买菜车上几乎没有3D打印零件,但在前期车型开发过程中已经离不开3D打印工艺。不过,3D打印还不能完全替代传统注塑工艺。

Czinger 21C悬挂组件上可以看到明显的CNC二次加工痕迹

由于发展时间较短,3D打印的制造精度还相对较低,公差只能控制在0.1mm,而中高端CNC机床已经可以达到1μm,也就是0.001mm,顶级的CNC机床甚至可以做到0.01μm精度的纳米级超精密加工。基于这些特点,3D打印在我们日常生活中应用得还比较局限,大多用于文创、玩具、电子电器制造、汽车零部件的原型开发,昂贵的金属3D打印应用的就更少了。像Czinger 21C之所以能够大量使用3D打印零件,主要是较高的售价能够覆盖高昂的成本,而且仔细观察可以发现,Czinger打印出的零件还需要用CNC对配合精度要求较高的部位进一步加工。

写在最后

家用桌面级3D打印机

以上就是3D打印的原理、特点和在汽车领域应用的介绍,相信大家对3D打印有了初步的认识。3D打印作为新兴的加工方式,给了工业制造无限的可能。近年来各国都在加大对3D打印技术的投入,我们国家在塑料、树脂3D打印方面也拥有极大的优势,但在更高端的金属和尼龙3D打印领域与国际巨头还有着一定的差距。