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从特斯拉看3D打印在汽车零件设计结构一 体化的发展趋势
发布时间:2020-05-22 信息来源:3D科学谷 浏览次数:821
3D打印一 体化结构是一种具有代表性的为增材制造而设计(Design for additive manufacturingDfAM)的结构。以增材制造的思维去设计时,需要突破以往通过铸造、压铸、机械加工制造所带来的思维限制,这个过程是充满挑战的。

近日,特斯拉公开了其具有典型的创成式特点的结构一体化车后架图片,这为设计者和制造者带来了一次脑洞大开的体验。

 

产品性能飞跃,驱动制造技术由点至面发展

在特斯拉的后车架设计上我们可以清晰的看到创成式设计的特点。从创成式设计中所获得的好处远不止轻量化,创成式设计与3D打印技术的结合将原来的许多零部件合并为一 体实现结构一体化,并且能够显着压缩产品开发过程。工程师可以获得数百个可供制造的设计选项,这些选项是他们无法手动设计的,而且只需要花费一小部分时间来验证单一设计,结构一 体化带来供应链的压缩和组装成本的降低。

特斯拉3后车架由70个零件组成

特斯拉Y后车架由2个零件组成(最终将简化为1个零件)

特斯拉3后车架由70个零件组成-实物图


特斯拉Y后车架由2个零件组成(最终将简化为1个零件)-实物图

 

3D打印的一体化结构实现,即用最少的部件配置满足最多的技术性能需求,将为汽车制造提供创新性的思路。

面对这些一体化结构件的脑洞大开,我们应该如何?是置若罔闻还是该有所思索?

正如《暗知识》一书提到的”预测未来永远有风险,但可以促使自己深入思考,也能引起有质量的讨论。为此,我们必须留意那些“蠢蠢欲动”的点,培养对趋势的直觉与敏锐度,提前布局与准备,才不会在未来已来的明天陷入被动。据观察,目前3D打印技术在新能源汽车制造领域的切入点正是制造轻量化部件与热管理部件。同时,一体化结构件也考验着工业3D打印机的打印幅面和打印精度,对此有着更高的要求。
关于3D打印与产业化应用的结合,3D科学谷曾经做过一个深度的思考与讨论:如今的3D打印技术发展程度,在技术层面上速度远超我们的想像,具备了在很多应用层面颠覆的潜能,而在经济性的层面上发展的到底如何呢?拿汽车产业来说,3D打印目前无疑在100-200万价位的车型上展开了产业化的应用,那么这样的发展趋势将在什么样的时间节点发展到50万价位的车型?当发展到20-30万价位的车型的时候,占据主流的3D打印技术又将是哪一种类别的技术?

特斯拉对自己使用的3D打印技术严格保密,如果Model Y的后车底的结构一体化通过3D打印技术结合传统技术实现,那么这意味着3D打印技术的产业化应用从100-200万价位区间的车型移动到了50万价位的车型,这对3D打印技术的发展来说是令人激动的。

虽然我们并不知道特斯拉将使用什么样的技术,然而结构一体化与轻量化的结合是新能源汽车抢占技术发展前沿的一大努力方向

设计是另外一个重要的解锁结构一体化应用机会的因素。突破传统设计思维的限制是一个需要用户与3D打印企业长期共同努力的过程。除此之外,增材制造软件的应用也是推动增材制造思维的力量。

随着结构一体化在新能源领域应用的切入,能在未来5年内跑赢市场的应用点,将实现由“点”及“面”,从一个角落瞬间“掀起”,“跳跃”起来,塑造变化的大局,而3D打印在实现结构一体化方面有着天然的成本优势,必将随着能在未来5年内跑赢市场的应用点,将实现由“点”及“面”的应用发展获得一条新的上升路线。

正如同时掌管着SpaceX与特斯拉的首席执行官马斯克所提到的:通过3D打印,可以以传统制造方法的一小部分成本和时间就能制造出坚固且高性能的发动机零件。我们相信,通过3D打印可以在汽车制造方面实现更为轻量化的结构一体化零件,从而提升新能源汽车的整体性能。为此,我们需要从制造技术和设计等多方面做好准备,以迎接从点到面的发展机会。