增材制造（AM)及其应用可以推动创新，同时帮助汽车制造商紧跟当前的行业步伐。 通过将增材制造技术应用到产品开发和生产战略中，汽车制造商能够将高价值变革性应用与高水平的生产力结合，从而在保持较高利润率的同时生产出创新型部件和产品。 此电子书说明了增材制造如何帮助汽车制造商兼顾创新和生产力。帮助您了解3DSystems近期在增材制造技术和设备上取得的进步如何使其成为可能，以及具体的解决方案将如何帮助制造商从增材制造中获利并应对汽车行业最紧迫的挑战。 1 变革性应用 基于标准的材料创新将持续推动汽车行业中的最终用途采用增材制造。 汽车制造应用需要使用按照标准设计并测试的材料，以满足各种需求，如耐热性、化学品接触以及长期的环境稳定性。 全面的工艺流程、参数开发以及材料测试，结合应用专业知识，共同推动了满足汽车行业质量和生产要求的增材材料的开发。 UL94 V0阻燃等级的黑色塑料，热变形温度大于150C，适用于稳定、长期使用的部件，如支架、盖子以及固定组件。 观具有长期环境稳定性的立体光固化成型技术树脂，适用于严格要求机械性能的大尺寸塑料部件。 拥有出色的刚度、高强度重量比和高耐热性的纤维增强塑料，是发动机罩内的外壳和外罩、夹具和固定装置的理想之选。 耐用的聚丙烯(PP)材料具有优秀的流体抗性和耐化学性；易于焊接以组装大型零件。 无钴钢适用于生产带有随形冷却通道的模具镶件、工具以及具有高硬度和出色耐腐蚀性的组件。 2 关键挑战 如今的汽车公司可以利用增材制造应对关键挑战，如曲面体验、精益制造、坚固的组件以及新设计的系统。每一个挑战都需要生产力和创新的同时进步，这需要增材技术和汽车应用的进步来实现。 曲面体验 快速生产A级曲面，为特定用户或群体提供定制的汽车体验。 我们的车身内饰和外饰增材制造解决方案让您更好地把控性能和视觉体验，同时简化和定制生产。 车身内饰 通过我们全面的增材制造技术和材料的组合，您可以快速地设计、测试和迭代定制的高端体验。精准掌控每一个感官因素，同时减少整体组件数量以优化制造。 车身外饰和面板 我们的增材制造解决方案可让您在数小时内构建部件，以便快速地迭代、优化和生产您的设计。包括刚性塑料、复合材料在内的高性能材料以及一系列不同的曲面类型可以在不影响生产力的情况下进一步最大化风格和性能。 发动机舱/动力总成 通过快速迭代优化推进系统、传动系统和周围组件的性能，同时满足高温和阻燃要求。我们的增材制造解决方案可快速生产耐用的 3D 打印部件，助力您获得竞争优势并保护您的知识产权。 金属结构组件 利用精确而高效的 3D 打印流程来打造高性能结构系统，便于生产轻量化部件，在提升整体强度的同时减小惯性。利用多种合金进一步强化制造流程，使您能够利用高效的后处理和清洁技术。 空气和流体处理 优化流体管理，最大限度利用宝贵的安装空间。采用我们的创新型空气和流体输送解决方案，您可以生产符合设计意图的复杂几何形状，并对它们进行测试，来验证组件和系统的性能。您的部件不仅支持有价值的概念评估，还可以耐受极端环境、压力和流量，同时提供化学兼容性和所需的长期稳定性。 制造辅助工具 机器人抓手、夹具、固定装置和定位器等制造辅助工具需要在颇具挑战性的环境中表现出可靠性能。这些工具会受到力、磨损和化学物的影响，从而对某些增材制造材料和技术带来压力。 能源和流体管理（金属） 利用我们的金属增材制造解决方案最大化流体和能源管理的性能。您可以制造出能够优化推进系统中能源、流体流动和热量的强大、耐腐蚀、简化的金属组件。采用我们的解决方案生产的组件可耐受高温和严苛环境条件以及适用各种流体，而且可以轻松地安装在有限空间中。 耐用金属模具 创建以传统模具制作方法无法实现的注塑模具和压铸模具镶件等耐用模具，并在短时间内构建。具有创新（如随形冷却）的先进模具通常需要采用创新的生产方法，才能批量生产出优质部件。凭借3D打印耐用模具较短的交付时间，您可以加快这些先进模具的迭代和创新。 3 启动增材制造之旅 ★ 无论您是刚刚起步还是需要持续的支持，每一个阶段我们都可以为您独有的目标提供专业知识。 ★ 应用创新小组：这支由工程师、技术人员和设计师组成的专门团队致力于加快高级应用的开发，无论是需要确定技能差距、提高部件性能还是扩大制造流程的规模，都能够帮助您解决最困难的设计和生产挑战。 了解更多关于汽车3D打印的材料和应用讯息，可扫码下载下方电子书。 扫码下载 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.满足车规级材料成形，3D打印汽车XEV指定供应商的3D打印工艺与材料技术 3.三种金属3D打印技术分别适合怎样的汽车行业应用 4.使用金属桌面3D打印机能做什么——以汽车客户为例

汽车工业不断发展并需要融入新的技术，而车辆生产过程中的技术涉及高度复杂的生产工艺，既面临着传统技术和新技术竞争性的双重挑战，同时准入标准又比较高。据Wohlers2020报告，汽车行业已经成为3D打印技术最大的应用市场，超越航空航天、医疗等领域。 特斯拉、宝马、奔驰、大众等汽车厂商等都已引入增材制造技术。2020年4月份，国外工程师Sandy Munro对特斯拉Model Y进行了拆解，其中汽车HVAC系统中采用了3D打印部件。这也意味着3D打印技术不在停留于“工艺验证”，而是已经直接用于汽车制造。（文末扫码，观看增材制造在汽车制造业的运用） 特斯拉Model Y上的3D打印零件，采用FDM工艺制造 2022年5月23日，3D打印汽车制造的知名品牌XEV YOYO与世界能源巨头意大利石化（ENI）在意大利都灵市政厅共同签署了全方位合作协议。XEV作为世界首家3D打印新能源汽车公司，开启了3D打印新能源汽车的新时代。自2020年旗下YOYO新能源汽车在欧洲市场面世以来，在欧洲市场广受关注与好评。 Lobotics作为XEV唯一指定3D打印制造供应商，开发了用于量产汽车的工业3D打印工艺和材料，将3D打印技术应用到汽车研发和生产中，以满足高度定制化的需求。该公司专注于将广泛的增材制造工艺整合至一站式超高效的自动化生产流程，把数据端、3D打印、机器人控制、自动化生产、材料技术、后处理、云端控制、AI学习等不同未来生产环节高度整合，打造出为工业场景服务的一站式生产解决方案，从而为制造业的未来塑造一种新的生产方式。 Lobotics AMPS 1200工业3D打印机 XEV--YOYO车体大部分组件均采用3D打印技术制作,让汽车个性化定制得以实现。不仅如此，搭载Loobotics 3D打印技术生产的YOYO汽车已通过欧洲L7车规，完全满足汽车配件要求。以YOYO门板为例，无需软模具、临时检查夹具，采用Lobotics AMPS 1200工业3D打印机耗时8小时制造而成，具有优异的热性能和机械性能。 AMPS 1200是Lobotics开发的能够满足车规级热塑性塑料成型的3D打印机。独有的RFC(Rapid Fusion of Composite)打印技术，同时兼容多种热塑性塑料选择（PA/GF/CF），可完全满足大尺寸零件打印，最大有效成型尺寸可达1200 x 600 x 600 mm；在打印速度上，比一般同类型3D打印设备打印速度提高2倍。 和AMPS1200搭配的还有三大高性能生产级塑料，不仅可生产出满足欧洲车规级汽车成品零件，还可运用于航天航空、医疗器具等高端制造业。 三大高性能生产材料 1．XPET™ ：在挤压工序时，控制增强玻璃纤维在材料基体中的分散和分布，从而使纤维在材料内形成网状骨架结构，并承受材料基体传递的大部分载荷。智能纤维增强技术极大地提高了材料的机械性能和耐热性，并通过增强纤维网状结构释放了打印过程中的内压，使打印部件具有良好的尺寸稳定性并没有翘曲问题。 2．XPA™：是一种玻璃纤维增强尼龙（PA6），具有优异的机械性能（冲击强度和刚度）。该材料在保住打印层之间的附着力的前提下，具有优异的热性能和机械性能。XPA™可在较大温差范围内工作生产零件，并已被一家客户用于在-190°C低温下，生产实验室设备。 3．PA12CF ：具有超强耐磨性，摩擦系数低，具有自润滑性，耐磨性极佳。轻松实现各类高强度齿轮或高耐磨要求工业应用。超低湿度敏感性 PA12CF基材使用PA12长链尼龙，饱和吸湿率仅为普通PA6的十分之一，彻底解决尼龙材料吸湿前后机械性能与尺寸稳定性 变化极大的缺陷。 世界能源巨头意大利石化（ENI） 利用增材制造技术生产汽车零件，不仅能够满足客户定制化的需求，且能简化生产工艺，节约成本，提高生产效率，与传统制造工艺相比，优势十分显著。Lobotics为XEV提供的解决方案比目前市场上竞争对手的成型效率高出数倍而成本低了近10倍，这也预示了Lobotics的3D打印技术具备大规模走入终端用户市场的能力。目前，该公司不仅为XEV-YOYO提供定制服务，客户还包括法国共享汽车品牌Shaary以及意大利重型电动汽车公司REGIS MOTOR，接下来还将为意大利石化新能源汽车项目服务。 YOYO搭载的3D打印附件 法国共享汽车品牌Shaary REGIS MOTOR--意大利重型电动汽车公司 顺应行业趋势，Lobotics致力于将过去离散式的制造生产工序整合至一站式端到端交付的生产流程，为用户提供更快、更好、更经济的高自动化整体解决方案。在不断融合创新、深化应用的实践中，Lobotics 增材制造设备也在不停地更新换代。近期，最新自主研发的新型生产级增材制造设备及自动化解决方案即将上市，新设备在速度、大尺寸打印以及功能上都有了新的突破，同时更有生产级别的材料配合生产，突破了原来增材制造只适用于设计原型和验证的技术瓶颈。 2022年6月15日 13:30-15:00，Lobotics携手3位不同行业专家，介绍Lobotics自动化整体解决方案以及如何使用3D打印技术实现从设计原型到生产跃进。 长按以下二维码，预约直播 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.传热专家Conflux推出首款产品——3D打印的汽车用环形空气冷却器 3.三种金属3D打印技术分别适合怎样的汽车行业应用 4.行业Insights｜新能源汽车企业对3D打印技术的需求相比传统车企更为迫切

近日，传热专家Conflux Technology宣布推出其首款热交换器3D打印产品——一款优质、可扩展、可配置、超高性能的水增压空气冷却器，其性能相比传统产品大大领先，适用于赛车运动和高端汽车市场。Conflux针对特定客户的要求进行配置，并以性能、有竞争力的价格和快速交付为突出特色。 建立在Conflux 先前的热交换器研发的基础上，其水增压空气冷却器旨在冷却进入用于增压某些汽车发动机的涡轮增压器的空气。据称，利用3D打印技术，该公司不仅能够优化设备的重量和性能，还能够扩展其尺寸，使其能够融入高端汽车制造商的现有设计。 与领先的微管相比，Conflux 的水增压空气冷却器的核心体积减少 15%，空气侧压降减少24%，冷却剂压降减少82%，湿重减少39%，干重减少31%。 传统制造无法实现的复杂几何形状和微观特征推动了3D打印热交换器的发展，翅片和薄壁设计可适应整个热交换器中不断变化的流体动力学。通过在通道内添加或减少翅片和混合结构来改变表面积密度可以微调性能，并且由于向热交换器供应流体的管道是圆形的，因此环形设计确保整个交换器的流动均匀。同时，通过优化流体分布和流动的整体设计增强了堆芯内部的高表面积与质量比，每单位重量或体积提供更多的热交换。 更薄、更精简、高性能 热交换器的性能随着壁的变薄而提高。薄壁允许在不增加阻塞的情况下增加表面积，或者在不增加压降的情况下保持表面积并减小零件尺寸。薄壁也意味着较低的零件质量，这是许多客户的关键考虑因素。激光粉末床熔融技术可以制造厚度不到1mm的薄壁结构，使热交换器的性能提高成为可能。 环形设计的复杂几何形状给仿真带来了沉重负担，在软件性能和计算能力方面造成了另一个瓶颈。考虑到SLM技术制造零件的表面粗糙度，工程师需要准确预测结果，特别是给定几何形状的压降。表面粗糙度通常通过增加混合和表面积来提高传热性能。然而，在小的特征距离处，它会增加压降。3D打印技术参考也曾介绍过当前该技术制造零件所存在的固有缺陷将对热交换器的性能产生影响。 工程师通过从其他热交换器的测试中建立一个大型相关数据库来实现预测的准确性，然后将这些数据带回模拟以查找结果之间的差异。这种方法能够模拟优化基本核心设计，并确保与实际结果密切相关。 环形热交换器制造成功的关键 3D打印技术参考了解到，环形热交换器制造成功的关键还在于创建可靠的参数集、3D打印工艺配置，以实现一致的厚度和气密结构。使用SLM技术，粉末残留不可避免，鉴于圆环的复杂几何形状，需要找到一种方法来完全去除，否则残留粉末会阻碍流体流动。 热交换器的性能是通过两个流体通道之间的热传递来衡量的。无论是冷却还是加热流体，出口温度都会量化热交换效率。目标是满足尽可能高的热交换和尽可能低的压降，以最大限度地提高性能。 除了热交换和压降之外，制造最小、最轻的部件在工程中通常非常重要，特别是对于赛车运动和其他要求苛刻的应用。 注：本文内容来由3D打印技术参考整理编辑，转载请依据转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.3D打印复杂结构热交换器并将其一分为二 3.美国家增材创新中心：借助衍生式设计平台能创建出怎样的高级热交换器 4.3D打印的固有制造缺陷使其还无法完全替代热交换器的传统制造技术

近日，汽车领域增材制造工业化和数字化项目——IDAM项目已成功实施。3D打印技术参考查询相关资料获悉，该项目由德国教育和研究联合部门 (BMBF) 资助，宝马集团牵头，于三年前与吉凯恩、亚琛工业大学、弗朗霍夫激光技术研究所在内的12家企业和研究机构共同参与推动，所有成员都有一个共同的目标——在汽车生产领域彻底改变金属3D打印的使用方式，降低成本和减少工时（如模具制造环节），更好的满足定制产品的需求。 IDAM项目始于2019年3月 2020年，IDAM项目进行到一半，其中最显著的进展之一是GKN开发出了一种金属粉末材料，其在汽车市场具有巨大的工业化潜力。该材料就是被称为DP 600的双相钢，其机械性能可以使用热处理方法进行调整。由EOS M300-4所打印的试样表现出13%（打印态）至 22%（热处理）的断后延伸率，以及950MPa（打印态）和 700 MPa（热处理）的拉伸强度。 IDAM项目黑灯工厂成功运行 两年后，该联盟的12名成员在宝马集团增材制造园区展示了IDAM项目的成功实施。宝马已经建立了一条数字联网的全自动3D打印生产线，并为汽车系列生产做好了准备，另一条生产线位于GKN粉末冶金公司。 通过将金属3D打印集成到汽车行业传统生产线中，IDAM计划每年至少批量生产50,000个组件和10,000个零配件用于汽车生产，同时保证零件的一致质量并释放目前极高的成本压力。 无人驾驶运输系统（DTS）起始于2019年的概念草图，如今已成功集成在IDAM生产线的模块之间全自动运输3D打印机的移动成型仓。这些机器由中央控制单元进行协调，各个生产线模块的所有生产数据在中央控制单元中汇聚，确保了最高的生产率和质量。 在IDAM项目实施期间，开发了自动生成3D打印数据的新概念。全自动模块将使用过后的旧金属粉末运送到加工站，在那里进行独立处理。部件的后处理在专门设计的工作站中进行，这些工作站也是全自动的。 △左右滑动查看更多 组件的质量是重中之重，IDAM通过使用传感器在线监控3D打印过程来保证零件质量，使用CMOS相机和高温温度计检查来自熔池的排放物质，此外，还使用AI算法将记录的数据与实际组件质量相关联。 宝马集团联合体负责人兼项目经理Felix Haeckel表示，“从项目的第一天开始，合作伙伴之间就可以感受到团队精神。互相学习，共同开发创新解决方案，并以最佳方式发展各个合作伙伴的优势——这些是增材制造工业化和数字化成功的关键”。 宝马集团投资超1亿的增材制造产业园 宝马采用3D打印技术已经十几年，截止到2020年，宝马通过3D打印工艺就已经生产了100万个零部件。仅2018年一年，宝马集团3D打印生产中心的产量超过20万件，同比提升42%，2019年通过增材制造生产的零件达到30万个。 2020年6月，投资超过1亿元人民币的宝马增材制造中心正式开业，3D打印技术参考发现其部署了来自SLM Solutions、Desktop Metal、HP、EOS、华曙高科等国际知名3D打印企业最为先进的主力设备，试图将公司的原型生产、系列零件制造，以及新的3D打印技术研究和培训集于一身，显示出宝马集团对3D打印技术的高度认可以及预借助该技术改变传统制造模式的决心。 当时，宝马增材制造中心拥有超过50台工业聚合物和金属3D打印机，能够承担其全球50%的增材制造生产任务。如此规模的3D打印资源整合，将极大拓展了汽车部件对该技术的应用范围。而从装备的选择来看，中心选择的3D打印机均为业内知名企业的最先进设备，有些适合于制造原型，有些则可以制造最终零部件，还有一部分则专门适用于批量制造。 3D打印技术参考还看到宝马在流程链中实施了新的自动化概念，这将使宝马能够简化用于批量生产的组件制造过程并加快迭代速度。同时，宝马正在与车辆开发、零部件生产、采购和供应商网络以及宝马的其他各个领域进行合作，以系统地集成3D打印技术并有效地利用。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.增材制造，颠覆传统汽车制造 3.三种金属3D打印技术分别适合怎样的汽车行业应用 4.采用3D打印集成制造汽车发动机部件，为现代成熟产品减重21%，提升动力总成效率

5月23日，3D打印技术参考获悉，近日，比亚迪新成立一家全资控股的新电池制造公司——贵安新区弗迪电池有限公司，其注册资本5000万人民币，经营范围含储能技术服务、智能输配电及控制设备销售、智能家庭消费设备制造、电子专用材料销售、增材制造装备制造等。 3D打印技术参考查询比亚迪年报显示，比亚迪为全球领先的二次充电电池制造商之一。在消费类电池领域，该集团生产的锂离子电池广泛应用于各种消费类电子产品及新型智能产品领域，主要客户包括三星、Dell等消费类电子产品领导厂商，以及科沃斯等全球领先的机器人专业智造品牌厂商。动力电池领域，该集团开发了高度安全的磷酸铁锂电池—“刀片电池”，更好解决市场安全痛点，加速磷酸铁锂电池重回动力电池主流赛道。 在动力电池领域，集团开发了高度安全的磷酸铁锂电池和高能量密度的三元电池，应用于电动商用车和电动乘用车领域，解决了电动汽车电池在安全性、循环寿命和续航里程等方面的全球性难题。目前，集团已在动力电池领域建立起全球领先的技术优势和成本优势，并通过动力电池产能的快速扩张建立起领先的规模优势。 3D打印电池能量密度加倍的原因 3D打印技术可用于生产液体电解质电池和锂离子固态电池，具备将电池能量密度加倍并将锂离子电池制造成本降低一半的潜力。 3D打印技术对电池电极的结构产生了很大的影响，这就是能量密度增加的原因，3D打印技术参考曾经刊文报道过其原理过程。 3D打印技术对电池电极的结构产生了很大的影响 长期以来，“多孔”电极可以增加能量密度，而3D打印可以将电极中的材料构建成三维晶格，这意味着电极有更多的暴露表面积以进行化学反应，从而获得更高的电池效率。另一件可以使3D打印电池能量密度更高的事情是，电池模块不需要额外的物质来粘合它们并将它们连接在一起。可以想象，将特斯拉7104块电池连接在一起的胶水和电线可以增加相当大的重量，但3D打印一体化制造的优势可大大降低电池重量。同时，由于3D打印过程的动态特性，它可以根据客户的要求定制单元的大小和形状。 3D打印技术制造电池的发展情况 近年来，3D打印技术已被用于电池生产，以黑石和Sakuu为代表的的新技术企业已经取得了非凡的成绩。 2022年3月，电池3D打印专家Sakuu Corporation宣布，其在锂电池开发方面达到了新里程碑，实现了800Wh/L的基准能量密度，远高于目前市场常见锂电池500-700Wh/L，这为实现2023年超过1200Wh/L的全3D打印固态电池目标迈出了重要一步。 采用全新3D打印方法制造的安全、可持续和高性能固态电池可以解决关键的供应链和安全问题，同时可以解决当前锂离子电池制造过程中的诸多限制。Sakuu于2021年推出了一款专为大规模生产电动汽车电池而优化的工业级3D打印平台，通过结合粉末床和材料喷射沉积技术，该机器能够在同一零件层内实现陶瓷、金属和载体的多材料一体成型。该技术可以制造出比现有电池具有改进接口和更高强度陶瓷层的能量存储设备，同时集成更容易大规模生产的单片分层电池。 Sakuu 3D打印电池技术原理 Sakuu3D打印电池过程 Sakuu第二代全3D打印固态电池有望在2023年开始出货，该公司预计其能量密度将再次“大幅飞跃”成为世界第一。Sakuu采用3D打印方式生产的电池，与传统锂离子电池相比，体积减半，重量也减少到了三分之一，而电池的能量密度是现有锂离子电池的两倍。为进一步证明其增材制造技术的可行性，该公司已经建立了一个试点电池3D打印的试验产线。据报道，该产线每年能够生产高达2.5MWh的固态电池，后续通过扩展，每年将能够产生高达1GWh的容量。去年10月，Sakuu完成了一轮6200万美元的融资，将被用于推出其第一代固态电池，并研制第二代电池3D打印机。 Sakuu固态电池 2021年12月，黑石宣布开始使用3D打印技术批量生产锂离子电池。该公司目前正在开发的最有前途的技术就是其专有的3D打印技术，这是一项独特的专利技术，可用于生产液体电解质电池和锂离子固态电池，具备将电池能量密度加倍并将锂离子电池制造成本降低一半的潜力。黑石公司在过去两年中一直在开发和完善其锂离子电池3D打印技术，如今推出了其首个大规模生产设施。 黑石科技的3D打印电池工厂 黑石表示，如今的电解液电池生产线往往非常专业，一次只能生产一种电池。能源密集型过程通常非常昂贵，并且使用危险的溶剂作为电极的原材料。另一方面，Blackstone的“厚层技术”旨在作为一种更灵活且更具成本效益的替代方案，在使用环保材料的同时涵盖更广泛的电池格式。 黑石科技3D打印的锂离子电池 由于3D打印过程的动态特性，Blackstone表示它可以根据客户的要求定制单元的大小和形状。与传统制造的同类产品相比，3D打印工艺使黑石公司的电池能量密度提高了约20%，高达220Wh/kg，空间节省了15%，降低了20欧元/千瓦时的材料成本以及23%的生产能耗。同时，3D打印可将固态电池的能量密度再增加70%，同时显著提高充电循环次数。黑石科技已将其初始目标年产能设定为500兆瓦时，预计将在今年年底前达到。尽管尚未确定时间表，但增长计划的第二阶段目标是每年5GWh，第三阶段最终目标是超过10GWh。 除黑石和Sakuu之外，2021年4月，3D打印金属粉末制造公司6K宣布投资2500万美元开发电池材料。 国内方面，3D打印技术参考查询发现，由长春3D打印创新中心孵化的长春交大高能科技有限公司于2021年5月获得百万级人民币的种子轮融资，该公司拥有自主研发的Top-e电极创新设计系统、3D打印电池技术和基于3D打印技术的数字智造解决方案，通过3D打印这一个步骤来革新现在繁长的电池正负极制造环节。 交大智能电池数字智造工厂示意（来自交大智能） 交大高能披露的资料指出，其3D打印电极技术对动力电池的安全性能有显著提高，具有将能量密度提高80%、制造成本降低50%的潜力，有非常巨大的技术优势和商业价值。 END 在二次充电电池方面，比亚迪深耕多年，技术规模国内领先，2021年年内产品研发及产能拓展顺利，电池技术加速升级，持续推动业务稳步增长。2022年4月，比亚迪发布公告，根据战略发展需要，公司自2022年3月起停止燃油汽车的整车生产。储能设备的3D打印在很大程度上具有巨大的应用市场，近日比亚迪新成立的公司首次包含增材制造，预示着比亚迪可能将在电池生产中探索使用3D打印技术。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.Sakuu 3D打印锂电池预计2023年出货，能量密度将“大幅飞跃”成为世界第一 3.中科院上海高研院将3D打印用于车载燃料电池制造，产品极具商用价值、备受关注 4.黑石开始使用3D打印技术批量生产锂离子电池，目标电动汽车领域

汽车制造是金属3D打印技术重要的应用领域，从快速制造原型，从而加快新车研发效率，到直接生产小批量零件，缩短供应链并节省成本，3D打印可谓是汽车行业重要的补充技术。除此之外，3D打印所特有的复杂零件制造优势，更可以简化汽车零件数量、降低重量，并节省材料。可以说，对汽车制造来说，3D打印技术优势非常多。虽如此，该技术到目前为止并未在该领域广泛使用。这是因为，具备更快、更便宜、制造更复杂部件的能力——才是未来汽车的制造方式。 当今汽车工业中的增材制造 在汽车领域，最早采用增材制造技术的并不是汽车制造商本身，而是他们赞助的车队。几十年来，从福特到法拉利，许多公司都把赛车作为测试新技术的孵化器。现在新车的许多标准功能——混合动力汽车的再生制动系统、按钮点火系统甚至后视镜——都可以追溯到它们的根源。同Z样的道理也适用于3D打印，尤其是金属打印。一级方程式车队、世界耐力挑战赛车队、E级方程式车队以及更多的车队都亲身体验了增材制造的好处——设计的快速迭代、快速原型制作和零部件的轻量化——都可以在赛道上提高车辆的性能。 既然3D打印有这么多的制造优势，那为什么汽车制造商还没有广泛采用呢? 从本质上说，它可以归结为三个因素——成本、材料和速度。 激光3D打印的复杂汽车零部件 3D打印技术目前所兼容材料种类也很有限。以塑料为例，目前能够成型的多数材料仅能满足有限的需求，对于汽车制造商更高要求的应用，现有材料甚至无法通过实验室的测试。 基于该技术的原材料成本非常高昂。即便已经经历了大幅降价，金属粉末每公斤的价格仍然达到上百甚至千余元，成品零件的成本则可能高达每公斤几百至数千元——对于大规模生产来说成本太高了。 在速度方面，即使是最好的机器也无法与大规模生产竞争。最快的粉末床熔融设备每小时只能生产100立方厘米。 虽然3D打印已经在汽车领域取得了成功，尤其是赛车运动能够承受为取得胜利而付出高成本来打印复杂部件，但只有更加经济高效，才能使其拓展到更广泛的制造过程中。当前，来自成本、材料和速度方面的挑战已经导致了该技术在汽车制造行业的应用受到限制，而且大多数零件仍在使用传统方法生产，如铸造、锻造、机加工和冲压。 激光粉末床熔融更适合小批量、高价值应用 迄今为止，应用最为广泛的3D打印系统——激光粉末床熔融技术，其采用激光一层层的熔化薄薄的金属粉末，直到零件完成制造。该技术能够快速准确的制备出金属零件，且在此前十年获得了汽车制造领域的广泛应用。宝马、福特、大众、奔驰等公司都在该技术的使用中均树立了典型案例，且在一定条件下实现了批量制造，但这些案例所涉零件仍多数局限于高端品牌，总量仍旧有限。 其原因仍离不开该领域对成本、材料和速度的要求。激光粉末床熔融装备需要大量的前期投资——整套系统需要100万美元或更多——每年只生产1吨零件，这不足以证明成本的合理性。此外，即便3D打印使金属零件制造更加灵活，但打印仅仅是第一步，后续还需要去除支撑等一系列后处理过程，从而进一步增加了零件成本。 △左右滑动查看更多 到目前为止，一系列汽车领域高价值的应用均源于激光粉末床熔融技术显著的制造优势——集成化、高精度和复杂制造的特点。例如通用汽车采用生成设计和3D打印将汽车传统座椅支架的八个组件整合为了一个组件，布加迪采用3D打印技术制造了新款凯龙制动钳，保时捷采用一系列创新设计3D打印了铝合金发动机外壳原型，宝马为i8 Roadster跑车批量打印的软顶支架等等。这些案例无论用于原型还是最终使用，都离不开激光粉末床熔融技术独特的制造特点。但同样有一个特点，这些应用都非常局限，几乎都属于高端品牌，极少能符合该领域对低成本、批量制造的要求。 基于挤出的桌面金属3D打印适用于原型制作 基于挤出的桌面型金属3D打印机具有办公方便的设计，排除了粉尘和激光暴露的风险，是一种更易于使用的端到端解决方案。 对处于新车设计和制造早期阶段的用户来说，桌面型金属3D打印机具有比传统粉末床设备便宜10倍的价格和方便快捷的操作性。此类系统可以在内部快速制作大量零件原型，快速测试不同的想法，探索新的结构可能性，在漫长而昂贵的设计周期中节省时间和金钱。最终能够以更低的开发成本呈现更好的设计，并使公司快速从设计和验证转向生产，加快产品上市。灵活的操作性还有助于降低成本，因为它减少了材料浪费，而且不需要专门为操作机器招聘专业员工。 Desktop Metal桌面金属3D打印装备 Raise3D桌面金属3D打印装备 该技术可以打印广泛的材料，包括H13工具钢、4140铬钢、316L和17-4 PH不锈钢等，非常适合于车企零部件开发、工装及零配件制造等。当前，比较有代表性的桌面挤出金属3D打印品牌有Desktop Metal、Raise3D、Markforged等，国内纵维立方也于2021年推出了基于该技术的3D打印机4Max Metal。 5月20日，国内知名的从事挤出工艺3D打印的代表企业Raise3D将带来线上云展活动，扫码预约直播可近距离观看其3D打印创新中心，听取桌面金属3D打印工艺研究报告。 以汽车一减震器为例，其提供阻尼以减少震动组件中的运动，并通过引导液压流体通过复杂的内部通道来实现更平稳的行驶。由于活塞内部几何形状复杂，传统制造需要由多个零件组装而成，与之不同的是，桌面金属3D打印机可以单步打印零件，缩短交货时间，降低成本。 采用桌面挤出金属3D打印技术制造的17-4ph减震器活塞 3D打印带来的几何自由度也允许制造商制造快速原型和探索新的活塞设计，同时消除了将工作外包的需要。在桌面型金属打印机上进行零件原型设计也有助于顺利过渡到批量生产，因为像粘结剂喷射这样的大批量系统能够生产同样复杂的设计。（案例来源：Desktop Metal） 粘结剂喷射金属3D打印更适合于大批量零件制造 粘结剂喷射工艺的最突出特点就是可以实现金属3D打印的批量化制造。基于该工艺的装备价格比传统激光3D打印机要低，打印速度是四激光粉末床熔融设备的几十甚至上百倍，所用材料为传统MIM粉末，相比球形粉价格更为低廉，零件的制造成本也因此比激光3D打印的零件低几十倍。因此，粘结剂喷射工艺在装备成本、粉末成本以及打印效率方面都超过金属3D打印，即便其零件性能略低，但仍具备与注射成型零件相同的水平。因此，该技术更适合于实现大批量零件制造。 基于以上优势，当前主要的汽车主机厂正在加快该技术的使用进程。领先的粘结剂喷射金属3D打印开发商分别获得了汽车行业内主要品牌的合作：大众汽车正在积极与惠普合作，福特也正在使用ExOne的粘结剂喷射技术制造汽车部件，而Desktop Metal近日获得了某德国汽车制造商790万美元的合同，业内猜测该客户可能是宝马汽车集团。 Desktop Metal粘结剂喷射3D打印装备 那么，该技术又是如何实现零部件从几千个到几十万个批量制造的呢？ 制造商在大规模生产零件之前，最初的生产量可能会很少，原因有几方面。在一辆特定汽车的生产初期，即使最终可能生产数十万辆的汽车，制造商在最初可能也只生产几百辆用来作为市场测试，然后才开始大规模生产。另一个原因是，像福特野马Shelby GT500这样的高性能汽车的产量通常是有限的——2010年，福特只生产了2000辆这种汽车——这意味着汽车制造商可能只需要对每一个零件只生产几千个。与此同时，对于售后零部件而言，这一数字可能更小——市场对某个特定零部件的需求可能只有几百个。 粘结剂喷射适合堆叠打印，大幅度提高了3D打印制造效率 对于需要大规模生产的零部件，粘结剂喷射金属3D打印的另一优势则更为明显——无模制造。该技术消除了对模具的需求，允许工程师将已经经过改进的设计——无论是通过桌面挤出金属3D打印技术还是传统原型方法——都可以通过粘结剂喷射金属3D打印实现大规模生产。可与传统大规模制造工艺竞争的打印速度，粘结剂喷射金属3D打印允许在一次任务中生产数千个零件，其价格和生产速度可以与铸造、锻造和机加工等工艺竞争。这种速度，再加上低成本MIM粉末的使用和简单的后处理，使得该工艺生产零件单件成本可能比其他3D打印工艺低20倍，并使增材制造成为铸造、锻造和机械加工的可行选择。 采用粘结剂喷射金属3D打印技术和SLM技术制造的宝马水泵轮 以创新设计的汽车水泵轮为例，它通过发动机和散热器冷却循环，消散燃烧过程中产生的热量。然而与其他产品不同的是，该部件是作为一个整体设计的，这使得它能够更有效地运行，并通过减轻重量来提高性能。由于零件几何形状复杂，无法通过铸造或锻造来创造，水轮采用金属3D打印制造，虽然使用SLM创建的部件已经在汽车上得到了成功验证，但每个部件的成本对于生产车辆来说太高了。使用粘结剂喷射金属3D打印，能够一次创建多达150个零件，每个零件的成本也能够降低到5美元，从而更加经济。 END 3D打印技术的发展在汽车制造生命周期的每个阶段都创造了新的机会——从功能原型到中批量生产，再到售后市场和备件。而这些机会大多与生产速度和零件复杂性有关，或者两者兼而有之。因为它不受传统制造的限制，3D打印允许设计师和工程师进入一个巨大的新设计空间，并创造越来越复杂的零件。 当优化的零件面临大规模生产时，材料、成型效率、价格成为阻挡3D打印技术广泛应用的限制性因素，优势无法体现。新技术的发展则打破了这种壁垒，使优化的结构能够大规模实现，并以一种高效和更加经济的形式。 扫描关注 3D打印技术参考 视频号 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.视频：了解FFF/FDM增材制造技术如何赋能汽车行业 3.详述：主流汽车制造商正在如何使用增材制造技术 4.视频：探访通用汽车专用于增材制造的新工厂

2020年，知名动力管理公司美国伊顿宣布，旗下汽车集团(VehicleGroup)正在实施一项金属3D打印计划，通过缩短开发时间、提高效率，来促进实现工业4.0战略。该集团致力于最大限度地减少其工具和夹具生产线的停机时间，以跟上车辆设计的快速迭代和全球对汽车零部件的需求。除了大规模生产，该公司还为全球客户生产一次性定制解决方案。 因此，找出如何快速有效的对生产线进行最佳改造是当务之急，但他们也努力快速、熟练地开发定制零件并进行原型设计，以应对运输挑战。通过实施3D打印计划，Desktop Metal最初的Studio System——一种专为办公空间设计的桌面金属3D打印系统发挥了重要作用。 桌面金属3D打印技术对伊顿的影响是立竿见影的。由于能够快速打印各种工具和夹具——从齿轮倒角过程中使用的一组复杂的气动钳口到相对简单的冲压工具——工程师能够将工具的交货时间从三到四个星期缩短到只有五到十天，效率提高60%以上。同时，3D打印技术参考还了解到，根据尺寸和设计复杂性，与使用减材制造或传统制造相比，打印工具的制造成本降低了40%到80%；此外，公司设计师可以使用增材制造来探索设计复杂性的新水平，并创建包含内部通道的零件。 左右滑动查看更多，图片分别为： •自动装载滚齿机夹具，进行齿轮倒角操作 •齿轮联轴器夹具，在齿轮测量机上测量零件 •用于产品原型的测试夹具 •母线盒安全装置，用于打开和关闭母线盒 •主轴齿轮夹持垫，用于装/卸载自动化设备的磨损接触垫 •轴压板，用于辅助将轴压入轴承内圈 伊顿公司高级工程师Alex Abernethy表示，“在使用增材制造技术之前，我们害怕失败，但自从使用增材制造之后，即便失败了，也可以很快地纠正错误。” 尽管伊顿拥有多年使用聚合物3D打印机的经验，但该公司开始寻找可以支持其车间的金属3D打印系统。该公司之所以选择投资Desktop Metal的桌面金属3D打印系统，是因为它能够显著降低生产工具和其他零件的成本和交货时间，以及其易用性和适合办公室的设计。此类型的系统不使用松散的金属粉末或危险的激光，操作员几乎不需要个人防护装备。 金属桌面3D打印工艺，以金属棒材或丝材为原料，内部混合有金属粉末、蜡和/或聚合物粘结剂，通过打印机的喷嘴热熔挤出得到零件生坯，然后通过脱脂和烧结，可得到致密化的零件。因此，此类工艺通常配备打印机、脱脂炉和烧结炉三个重要部分，3D打印技术参考此前对该工艺的整个流程进行过详细的介绍。 Desktop Metal的金属桌面3D打印系统 伊顿公司指出，该工艺能够更快地满足客户需求并快速迭代零件，金属桌面3D打印系统已成为该公司工程和工具室团队工作流程中的标准配置，并每天用于支持全球运营。 伊顿公司使用金属桌面3D打印系统制造的零件分为四类：夹持组件、测试夹具、工具组件和替换零件。 夹持组件：由于其许多传统机床全天候运行，伊顿工程师努力提高它们的生产力。一种方法是使某些过程自动化，包括在装卸过程中使用机械臂和定制夹具来夹持工件。打印夹具可减少制造提前期和零件成本，同时减少传统制造方法的物流和操作员负担。 测试夹具：金属桌面3D打印系统也被证明是生产定制夹具的有效工具。在将产品运送给客户之前，伊顿会进行定期测试，以确保其产品符合严格的标准并按预期工作。其中许多测试需要独特的夹具，而且几乎总是小批量生产。使用金属桌面3D打印系统制造这些固定装置是一个增值过程，使公司能够节省时间和金钱，并减少与传统制造方法和供应链相关的物流负担。 3D打印的不锈钢机器人夹具用于自动装载滚齿机 工具组件：许多大批量制造工艺依赖于硬工具，而硬工具通常是生产成本更高、更耗时的零件之一。通过使用金属桌面3D打印系统制造这些工具，伊顿缩短了这些工具的交货时间和成本。 更换零件：与其他制造设备一样，伊顿必须不断维护其设备并在零件磨损或损坏时更换它们。为避免在等待更换零件时长时间停机，公司必须保留许多替换零件或支付额外费用通过传统方法快速制造零件。然而，金属桌面3D打印系统提供了另一种选择。使用零件的3D扫描，伊顿工程师能够对没有图纸的几个零件的模型进行逆向工程，并调整现有设计以进行打印。使用3D打印系统，该公司能够在几天内生产替换零件，这比传统制造快得多。打印的零件也比传统加工的零件便宜90%。 左右滑动查看更多，图片分别为： •工业炉门挡 •炉门支架用于打开和关闭炉门的旋转圆柱体 •用于齿轮齿倒角加工操作的气动钳口 • 注油喷嘴，有助于更快的将油填充到产品中 •炉链导轨，用于装卸炉的传送带上引导链条 3D打印技术参考获悉，Desktop Metal最新的金属3D打印系统Studio System2仅包括具有软件控制工作流程的打印和烧结过程。新材料配方使打印部件可以直接放入烧结中，而无需典型的溶剂脱脂阶段。 使用该公司的Fabricate软件，零件创建的所有方面都是自动化的。该公司表示，该软件会自动缩放零件，为打印和烧结过程定向，生成可分离的支撑，并应用专业冶金技术来优化制造。3D打印技术参考了解到，Studio System2还可以在整个支撑结构中自动生成接缝，并在支撑结构和零件之间打印重新配制的陶瓷界面材料，从而可以轻松地用手拆除支撑。新的金属桌面3D打印系统还使用户能够通过按下按钮来更换打印头，并在打印作业期间使用可再填充墨盒系统快速更换材料。 Desktop Metal无疑是业内较为知名的金属桌面3D打印系统制造商，该工艺的国内代表制造商有上海复志（Raise3D）和深圳升华三维。上海复志通过与巴斯夫合作，于2021年推出了全新的金属桌面3D打印解决方案，可与当前MIM行业无缝衔接。5月20日，上海复志将举办线上开放日活动，登陆TCT Live线上展，参观巴斯夫Forward AM增材制造中心，探索金属桌面挤出式3D打印工艺的全流程，并和上汽等整车OEM和关键零部件的行业标杆用户交流，扫描下方图片中的二维码，期待大家参与。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.知识分享：金属和高性能塑料桌面3D打印技术的落地应用 2.设计局限更少，功能驱动更多！铂力特研制船舶发动机冷却器 3.深度好文：讲透3D打印高强铝合金究竟是什么材料 4.拜登政府启动AM Forward计划，亲自为3D打印推动美国制造业发展站台

现代乘用车的汽油和柴油发动机采用全铝设计，成本和重量优化使用最新的传统生产技术。近年来，这些发动机的重量功率比呈渐进式增长，3缸和4缸发动机的质量功率比约为1.1kg/kw，反映了发动机在给定的生产边界条件下，材料特性、载荷分布和结构使用之间的平衡。这同时意味着，用常规生产技术进一步显著减轻重量是不可能的。 为进一步研究在新技术业态下发动机继续减重的潜力，德国联邦经济事务和能源部发起了一项名为LeiMot(轻型发动机)的研究项目，吸引了多家汽车工业重量级公司的参与，如FEV欧洲有限公司、大众汽车、亚琛工业大学以及弗劳恩霍夫的相关研究机构。项目旨在通过金属3D打印以及新型金属材料为发动机关键零部件减重。2020年8月，该项目现已进入了最终的发动机原型机阶段，通过使用纤维复合材料以及3D打印技术制成的部件替代传统的金属零部件，有望将最新一代内燃机重量减少30%。 采用金属3D打印的LeiMot发动机 采用金属3D打印开发的LeiMot发动机 因较高的机械负载能力，大众公司EA288Evo系列的2.0L涡轮增压直喷柴油发动机被设定为优化对象，并特别选中了汽缸盖和曲轴箱两个部件。这两部分均采用选择性激光熔融工艺制造，而不是像过去那样采用压铸铝。3D打印的高设计自由度不仅被用于减轻重量，还用于改善发动机性能。在LeiMot发动机概念的开发过程中，零部件的设计边界一直遵守3D打印的整个流程，包括支撑结构、打印方向和后处理。 研究人员首先对气缸盖和曲轴箱进行了功能分解。通过该方式，研究人员可以分析每个功能，并可以根据给定的边界条件进行设计优化。此外，研究人员需要确保LeiMot气缸盖能与大众曲轴箱实现相互兼容。同时，研究人员必须保留参考发动机的重要接口和组件，尤其是曲柄连杆机构、配气机构及换气组件。 优化汽缸盖——实现传统工艺无法实现的结构设计研究人员通过专门的设计方法，使厚度不大于２mm的材料实现了冷却、润滑及换气等功能，晶格结构的厚度明显小于２mm。与传统的铸造工艺相比，该方法可以根据负荷的不同而采用多种壁厚参数，且不会存在与传统制造相关的结构弱点。对于汽缸盖而言，工程师们需要对某些受到较高机械应力的区域进行加固，因为燃烧过程主要产生弯曲载荷，而整个发动机则要承受扭转载荷。减重与刚度的最佳比例是工字梁和集成封闭控制台的组合。最终，采用选择性激光熔融3D打印技术制造的结构优化AlSi10Mg汽缸盖重量减轻了2.3公斤，比原来的部件减重22%。 LeiMot气缸盖结构设计方案 带有晶格结构的排气道 3D打印技术的设计自由度有利于研究人员直接将各种结构集成到生产过程中。研究人员有针对性地对具有气隙和较少导热横截面的绝缘晶格元件进行了设计，从而优化了排气道的隔热效果，并可减少进入气缸盖冷却液的排气热量。在额定功率条件下，该隔热系统可使流入气缸盖的热流量减少5％。这可以缩短排气后处理系统的预热时间，并提高涡轮入口温度。 重塑曲轴箱——材料和结构要匹配性能 曲轴箱同样采用AlSi10Mg进行3D打印制造。考虑到曲轴箱的重量和刚度，决定采用铝制底座的短裙设计。通过减小轴承座的主轴承摩擦直径，可以用铝板底座替换钢制轴承盖。经过重新设计的曲轴箱（包括底座），与原始组件相比，重量减轻了5.1公斤。研究人员通过采用拓扑方法，对组件的主要流动路径进行了优化分析，并为隔板外部等低应力区域设计出了空腔和晶格结构。 对于接近极限的轻型设计方案而言，研究人员在设计过程中对材料特性进行了深入了解。由于该款材料有着特殊的微观结构，通过3D打印技术生产的部件的机械性能与通过传统铸造工艺制成的部件的机械性能之间，存在着显著差异。因此，研究人员通过样本研究了3D打印铝合金在不同温度下的多项机械性能，并将结果用于计算。 LeiMot曲轴箱 LeiMot水套 为进一步改善曲轴箱的冷却性能并使气缸温度实现均匀分布，研究人员在缸套间采用了宽2ｍｍ、高3ｍｍ的椭圆形冷却通道，以此对内孔进行冷却。此外，水套内部为经过充分优化的晶格结构。该结构扩大了传热面积，改善了冷却液流动过程，并提高了气缸刚度。改善后的缸套冷却系统可使缸套变形更为均匀，并能相应改善摩擦和漏气现象。 除此之外，通过采用3D打印技术，研究人员设计出了无明显偏转现象的新型油道方案。气缸盖和曲轴箱中的油道（直径范围为3-8mm）可实现直接打印。弯曲的通道和平缓变化的横截面会使气缸盖和曲轴箱内部管道系统的压力损失降低约22％。 END 归功于增材制造方法，该项目开发的概念发动机最终将配备最少数量的组件，通过极少的组件和高功能集成来最小化材料使用，最终基准柴油动力乘用车的主要部件减轻了约21％的重量，同时也提高了动力总成效率、运行性能、热管理能力，并且改善汽车噪声、振动和舒适性。 LeiMot研究项目有力证明了新制造工艺的设计可行性。此外，该项目还有助于研究人员探索用于内燃机开发的新方法。2021年，FEV公司将制造出5个LeiMot产品原型，并通过机械和热力学试验对其进行检验。 在中短期内，大批量通过3D打印技术生产的组件依然很难与大众市场的传统制造工艺进行竞争。在飞机部件制造等小批量生产过程中，3D打印技术已成功应用于小型部件中。未来，研究人员还可以采用混合解决方案，将3D打印技术与传统制造工艺结合在一起，从而进一步提升制造品质。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.大型零件增材制造整合设计，看GE增材高级设计工程师如何说 3.因零件整合，3D打印为一体化制造带来的60余项改变 4.更轻、更坚固、更紧凑，SLM Solutions为保时捷3D打印大尺寸电驱动器外壳

汽车厂商对新能源汽车的布局早已经开始，包括以北汽、比亚迪、吉利、长安为代表的传统车企，也包括以蔚来、威马、小鹏为代表的造车新势力。这个行业的发展速度完全超出了我们的想象，2020年我国新能源汽车跨过5％占比的临界点后进入成长期，这是整个行业增长最快的时期，也是车企必须把握住的关键时期。值得注意的是，越来越多的新能源车企正在采用3D打印技术来加快产品上市。本期，3D打印技术参考特邀Raise3D中国区市场总监裴梁超，介绍新能源汽车企业对3D打印技术的迫切需求，以下为正文部分。 在进入3D打印行业之前，笔者在新能源汽车行业折腾过一段时间，见证了当时的动力电池第一股A123的王朝兴替。当时A123公司的创始人之一的Ric Fulop，在第二次创业中成立了Desktop Metal，也许这也是为什么今天DM在汽车行业能获得不少订单的原因之一。笔者2014年进入3D打印行业，一年半前加入Raise3D，也看着Raise3D这两年陆续有不少汽车行业特别是造车新势力的客户。3D打印技术参考一直希望我能谈谈FDM/FFF在新能源汽车领域应用的不同之处，挤牙膏一样的历程终于写完了这篇稿子。 DTC（直接面向客户）模式下的新需求 相比传统汽车，我发现新能源汽车成立了一个非常有意思的新需求部门——售后业务部门，其中包括Tesla的超级工厂。这种转变主要是因新能源汽车所普遍采用的DTC（Direct-to-Customer直接面向客户）的销售模式而产生。而传统整车企业一般是面向经销商，即4S店进行销售，4S店铺再向个人车主提供整车销售和售后服务。而由于新能源汽车的维护和售后保养较为简单，将原有的4S拆成了2S+2S模式，即将整车销售和售后维保分拆成为两个部分，售后维保通过上门或者远程进行支持，整车销售则可以放在人流更密集的大型商超内开设直营店铺，从而大幅拉近了整车厂商与终端用户之间的距离。 蔚来汽车NIO House （牛屋）是链接用户的重要桥梁 没有了经销商体系，电动汽车的定价就可以更为灵活，但是由于需要做到面向客户的端到端，One for all，All for one，直营店作为前台会向售后中台提出支持需求，其中包括直营店中可能需要的一些工装夹具、备件，也会由售后部门进行协调生产并根据需求提供小批量、多批次、灵活的产品供应。这几点毫无疑问是3D打印的强项，通过数字备件和3D打印技术，这些时间我们正在验证这种可能性的逐步实现。 特斯拉使用E2 3D打印机制作的贴标原型 对于研发速度要求更为苛刻 我们明显能看到新能源汽车的上市时间比传统汽车快很多，比如国内头部造车新势力的蔚来，做ES8从设计到上市一共是3年时间，小鹏P7则更为夸张，只用了2年时间。因此，在研发阶段，各个厂商都在赶进度，要追赶上市时间，研发的各个环节都需要尽量压缩时长。外包CNC加工一般需要2-3周左右的时间，另外大部分新能源汽车厂商设计迭代需求较快，往往中间就已经有一些设计改动，同时由于新车具有保密属性，因此很多OEM最终选择自己购买3D打印机In-House的进行生产制作原型。 传统设计开发到投产一辆全新汽车大概需要4-5年时间（转自知乎答主郑迅） 关于新能源汽车企业的In-house模式，有两个客户令我印象深刻。 一家是国内某厂的子品牌，由于打印速度问题，倾向于购买工业级SLA打印机，但当我看了他们的工作环境后，发现采用SLA打印机的话，将会有两大挑战： 1. 废液处理问题：含有树脂的溶液是应该寻找当地的污水处理机构进行回收处理的，对于国内某大厂来说环保是一个不容忽视的问题。 2. 工作环境：当时客户打算将工业级SLA 3D打印机和研发工作人员（包括一名孕妇）放在同一个办公室里，并且不做区隔，我听说后非常生气，那是我第一次跟客户发了一次火。 第二个案例来自小鹏汽车，他们对3D打印机的了解程度以及灵活运用让我十分佩服。我们惊讶发现他们已经购买了进口的工业级FDM设备。当时很好奇，既然有工业级，再添置相同技术的专业/桌面3D打印机的意义是什么。聊完后，一个词一直在我脑子里面回荡——二重奏。 小鹏的开发项目数量太多，有大件有小件，一台工业设备没有办法满足所有的需求，另外工业级机器太大，需要固定放在一个办公室，研发人员需要跑来跑去的去进行打印工作；其次，机器的启动准备至少有5个步骤，最长需要40分钟的时间；最后，是机器不支持第三方耗材，只能兼容品牌方的材料，打印成本较高，可拓展性不足。所以评估下来订了一台Pro2 Plus，把需要灵活生产的放在Pro2 Plus上打印，把需要保温仓的放给工业级设备来做。Pro2 Plus像一只快速婉转的小提琴，工业级设备则像大提琴，两者在不同速率不同节奏下配合，形成类似二重奏的效果。 围绕电池包及相关结构的开发 除了常规的研发和创新的售后应用之外，新能源汽车企业还会利用3D打印应用在汽车电池包的相关的结构设计和最终使用。关于这一点，我们一般会给客户的推荐方案是先使用FDM/FFF打印机进行产品的开发和制作，然后再用SLS或者MJF进行直接生产，利用不同的3D打印技术优势，将提升新能源汽车的小批量生产效率。 加拿大客户利用Pro2打印机，制作的电池托盘适配的原型 总结 2021年初，大家都猜测2021是新能源汽车能够增长的一年，但是没有人会想到销量增长会超过一倍有余。根据罗兰贝格的调研数据，中国顶级汽车的消费年龄在35岁，比德国小了25岁。95后乃至Z世代逐渐成为车市上的主力购买群体，对于新能源汽车的接受度，年轻一代的接受度毫无疑问会更高。传统汽车自2018年以来已经是三年每年平均下降4%的销量也可见一斑。 2021年销量 2020年销量 增长率 传统汽车 2275.4万辆 2394.4万辆 -5.0% 新能源汽车 352.1万辆 136.7万辆 +160% 合计 2627.5万辆 2531.1万辆 +3.8% 当新能源汽车的大潮来临的时候，3D打印无疑是实现快速创新，小批量生产的最佳工具之一。无论是由桌面级3D打印机带来的快速创新和敏捷开发，工业级技术带来的装配和试产，或者是使用打印服务外包进行的批量生产，都在这个市场有各自的机会。 我们也希望有机会能与各位探讨这一增量市场上带来的更多机会，今年TCT展会期间Raise3D也会展示一些我们在新能源汽车上的一些应用，我们希望各位有机会来和我们沟通，相互学习。 扫描下方二维码，免费提前预约参观， 省去50元现场门票，节约现场排队登记时间！ 展会时间： 5月12日星期四 09:00-17:00 5月13日星期五 09:00-17:005月14日星期六 09:00-15:00 展会地点： 盈港东路168号 国家会展中心（上海）4.1馆 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.8本3D打印行业应用报告，覆盖航空航天、汽车、生物医疗及服务等多领域 3.3D打印对汽车制造的内外驱动力及当今汽车增材制造市场 4.详述：主流汽车制造商正在如何使用增材制造技术

铜及铜合金是一类有重要应用的关键材料。由于具有优良的导热、导电、延展、耐腐蚀等特性，铜在航空航天、武器装备某些应用场合是必选材料。在增材制造中，铜材料应用较晚，但近年来呈现快速发展趋势，尤其国防军工领域铜合金增材制造应用不断取得重要进展，更促进了铜材料增材制造的发展。近两年增材制造行业能够明显感受到铜合金需求的增长，不断有新用户着手开发铜合金增材制造应用，材料也从早期易于成型的铸造锡青铜转向纯铜和各类高强高导铜。有研究报告称，2019-2027年期间，全球铜增材制造市场将以51%的年复合增长率增长。尽管当前铜合金打印还存在诸多工艺和材料问题，但可以预见，铜在金属增材制造中将占有一席之地。 2020年按市场分布的铜粉出货量占比（公斤）（来源：SmarTech） 目前许多国外知名增材制造厂家已经将铜材料纳入到自己的产品目录当中。比较有代表性的是EOS在2020年公布了纯Cu和CuCrZr的数据手册，2021年又推出两类材料的AMCM（EOS旗下子公司，生产定制设备，Additive Manufacturing Customized Machine）版本。SLM Solutions陆续上线CuSn10、CuCrZr产品数据，2019年该公司推出兼顾强度和导电导热性的CuNi2SiCr产品，可用于模具和电气领域，成为增材制造铜合金材料中一项重磅产品。材料厂家TLS Technik、m4p、Sandvik、Makin等公司都公布有自己的增材制造铜合金产品。目前增材制造用铜及铜合金材料集中于纯Cu、CuSn10、CuCrZr和CuNi2SiCr，虽然CuNiSn、CuCr、CuCrNb、CuAlFeNi等材料也有相关增材制造研究与应用，但应用程度还不及前四类产品。有研粉末新材料股份有限公司（简称“有研粉材”，股票代码 688456）是国内最大的铜粉供应商，年销售各类铜及铜合金粉末超3万吨，旗下子公司北京康普锡威在国内较早开展了增材制造用铜及铜合金粉末的研究与应用，目前已形成较全系列的增材制造专用铜及铜合金粉末产品，包括纯Cu、CuSn10、CuCrZr、CuNi2SiCr、CuAlFeNi等，在航空航天、模具、电气等领域取得了重要应用。 1、纯Cu 相对于铜合金，纯Cu的优势是其导电和导热性，因为各类铜合金在铜中添加元素后必然会损失导电导热。由于纯铜在常规1064nm波长即所谓红光波长下吸收率较低，不易实现致密，因此纯Cu打印一直是一个难题。目前的解决方法一是利用短波长激光，如TRUMPF的515nm绿光激光设备，另一个是提高功率，如EOS的AMCM设备搭载了1Kw激光器用于纯铜打印。无论是哪种类型设备打印，想要获得高致密度或者说高导电导热纯铜制件都需要原料粉末保持高纯净度的同时还具有更易实现致密化的粉末特性，如粒径分布合理，流动性好，松装密度高等特点。就纯铜粉末制备而言，保持材料高纯度同时保持高球形度是追求目标。 2、CuSn10 CuSn10作为一种铸造锡青铜易于成型，很多涉及铜材料的模型或工艺品打印选用CuSn10材料。CuSn10合金强度较高，耐磨和耐腐蚀性能优良，可以用于制造叶片、齿轮等耐磨零件，但其导电导热性能不高，因此对于有导电或导热要求一般不选用CuSn10。CuSn10属于目前增材制造铜合金材料中的常规产品。 3、CuCrZr 火箭发动机是铜合金的典型应用场景。发动机内衬及相关零部件材料要求极高，一方面由于燃烧室燃烧温度极高（超过3000℃），另一方面高温高压及高速燃气对材料有很强的侵蚀。CuCr合金是一种典型的沉淀强化型铜合金，而Zr元素的加入可以促进Cr相析出，改善析出相分布，同时Zr与Cu形成的铜锆化合物可起到沉淀强化的作用，因此CuCrZr合金力学性能优异，可以用于火箭发动机零部件制造。近年来国内航天单位围绕火箭发动机推力室零件的增材制造开展了较多研究和开发工作，CuCrZr是当前可选材料。值得一提的是，火箭发动机零件用铜合金材料仍在不断更新迭代之中，CuZr、CuCr、CuAgZr、CuCrNb等材料陆续都有应用研究，尤其是美国NASA正在进行增材制造验证的GRcop-42（Cu-4Cr-2Nb at%），有望将火箭发动机燃烧室材料提升至新的等级。 4、CuNi2SiCr SLM Solutions公司于2019年推出CuNi2SiCr铜合金材料产品，该材料是一种可热处理硬化合金，具有高强度以及电导率和导热率的平衡组合，同时合金中包括镍和硅成分，具有很高的耐腐蚀性和耐磨性。CuNi2SiCr本身不是一个新成分，该材料对应美标C18000合金，SLM Solutions公司率先将该材料用于增材制造并开展了材料鉴定和参数验证工作，为增材制造铜合金家族增加了一项重要成员。CuNi2SiCr热处理后的强度明显高于CuCrZr等材料，同时还能保持一定的导热率和导电率，已经能够满足部分模具制造要求和导电件要求，因此在模具和电气领域将有重要应用。 END 相对于如钛、铝、高温合金等产品，铜及铜合金的增材制造还不成熟。EOS自2019年为材料产品引入类似技术储备水平（TRL，Technology Readiness Level）的概念，目前两类铜材料标记为3级，属于验证通过水平，而IN718、AlSi10Mg等产品一般为7-9级。现阶段增材制造已经从模型验证逐渐转向产品制造，增材制造材料将进入根据应用选择或设计材料的阶段，铜及铜合金材料的更新迭代体现更为明显。可以预见随着工艺和材料的不断进步，铜材料的增材制造应用将会提升至一个新的水平。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.铝和钛：航空航天增材制造的绝佳选择 2.Inconel 718：用于增材制造的主力材料 3.延伸率32.4%，无须热等静压，一种专有的铜合金3D打印技术 4.纯铜3D打印工艺的发展：从SLM、3DP、FDM到DLP