近幾年，大量的新品牌、新車型不斷涌入汽車市場，汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度越來越快；環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，對汽車輕量化提出了更高的要求；千篇一律的汽車外形不再能滿足客戶的消費(fèi)要求，個性化定制的需求越來越強(qiáng)烈；這些都對車企提出了新的挑戰(zhàn)。

3D打印作為一種快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，利用粉末狀金屬或塑料等一些可以粘合的材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體，因此，3D打印無需開模，可節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)的成本和時間，并且不用受到模具的限制，可構(gòu)造復(fù)雜型面及異形結(jié)構(gòu)，適合柔性生產(chǎn)，3D打印與傳統(tǒng)加工工藝比較，在推動產(chǎn)品快速化、輕量化、定制化方面的優(yōu)勢給汽車帶來了新的機(jī)遇，借助3D打印技術(shù)可以加速產(chǎn)品研發(fā)、助力輕量化、實(shí)現(xiàn)私人定制。

3D打印技術(shù)源于19世紀(jì)80年代中期，很早就被汽車行業(yè)所應(yīng)用，主要用來進(jìn)行原型制造、造型評審、尺寸驗(yàn)證等，隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，目前應(yīng)用于生產(chǎn)的3D打印應(yīng)用逐漸占據(jù)主要地位，3D打印零部件不再只作為模型，而是可以作為最終產(chǎn)品直接在汽車上使用。

以往，受到傳統(tǒng)制造業(yè)的限制，汽車設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時，往往會因?yàn)樯a(chǎn)因素而犧牲產(chǎn)品性能，而3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自由造型，為零件設(shè)計(jì)帶來了更大的發(fā)揮空間。

3D打印可以制造很多傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件，例如點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、一體化結(jié)構(gòu)、異形拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)等，這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)不僅降低零件的質(zhì)量，還能發(fā)揮其他功能性的作用。

美國加利福尼亞州的FIT公司通過選擇性激光熔化3D打印技術(shù)制造充滿點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的仿生發(fā)動機(jī)氣缸蓋（圖1），該氣缸蓋質(zhì)量減少了66%，表面面積從823 cm2增加到6 052 cm2，顯著提高了氣缸蓋的冷卻性能，從而改善了賽車的發(fā)動機(jī)性能[1]。

法拉利668賽車應(yīng)用了3D打印的鋼合金活塞，該零件內(nèi)部添加了復(fù)雜的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)（圖2），不僅可以減少材料的使用，減輕零件質(zhì)量，又可以保證高沖擊區(qū)域的強(qiáng)度，使發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)更充分地燃燒。

3D打印輪轂

3D打印的汽車零件不僅用于功能性測試，還可以應(yīng)用于小批量生產(chǎn)，甚至量產(chǎn)。

寶馬DTM賽車動力系統(tǒng)安裝的高精度鋁合金水泵輪是通過3D打印制造（圖4），這一技術(shù)的采用，解決了水泵輪幾何槽形加工困難的問題，并且在惡劣的工作環(huán)境下，驗(yàn)證了零件卓越的性能。2015年已經(jīng)完成了500件3D打印水泵輪的裝配，實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)[2]。

寶馬量產(chǎn)的i8 Roadster敞篷跑車裝上了3D打印的車頂支架（圖5），這個件比常規(guī)工藝制造的車頂支架質(zhì)量輕44%，剛度增加，實(shí)現(xiàn)軟頂快速升高和降低，并以鋸齒形配置折疊和展開的功能。

成本是決定3D打印能否用于量產(chǎn)的一個主要因素，寶馬公司通過工藝改進(jìn)，把這個零件相比壓鑄的成本平衡點(diǎn)提高到了60 000件。也就是說，產(chǎn)量在60 000件以內(nèi)，采用3D打印生產(chǎn)車頂支架，成本更低。

3D打印不僅可以直接制造汽車零部件，甚至可以顛覆傳統(tǒng)的整車設(shè)計(jì)理念和制造方式，用于整車制造。

Blade跑車是一款顛覆傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的全新跑車，它的底盤和支撐結(jié)構(gòu)是通過將3D打印的鋁合金節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)成的碳纖維管材連接而成（圖10），整個裝配過程像搭建積木一樣。汽車底盤大約由70個3D打印的鋁節(jié)點(diǎn)組成（圖11），這種結(jié)構(gòu)不僅質(zhì)量減輕90%，并且可以經(jīng)受住五星級碰撞，承受得了在公路上的顛簸

3D打印在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用正從簡單的功能原型朝著更多的功能部件方向發(fā)展，寶馬、福特等眾多知名車企都在汽車產(chǎn)品研發(fā)以及生產(chǎn)階段大量使用了3D打印技術(shù)，充分利用3D打印的技術(shù)優(yōu)勢，推進(jìn)汽車技術(shù)朝著更經(jīng)濟(jì)的燃油性能、性能更佳的零部件以及有利于產(chǎn)品差異化的產(chǎn)品特征方向發(fā)展[5]。

國內(nèi)與國外相比，在3D打印技術(shù)本身以及應(yīng)用范圍方面還存在較大的差距，主要還是將3D打印用于產(chǎn)品研發(fā)階段的設(shè)計(jì)驗(yàn)證、功能測試以及生產(chǎn)過程的工裝夾具制造、質(zhì)量檢測等領(lǐng)域，這些往往是采用傳統(tǒng)的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)的，通過3D打印進(jìn)行替換，確實(shí)可以提高效率，降低成本，但是尚未充分發(fā)揮3D打印技術(shù)優(yōu)勢。

3D打印的***價值在于為產(chǎn)品提升高附加值，在復(fù)雜零件、創(chuàng)新產(chǎn)品（拓?fù)鋬?yōu)化），以及個性化定制方面效果顯著。那么應(yīng)該如何深入挖掘3D打印技術(shù)的應(yīng)用價值，需要汽車領(lǐng)域設(shè)計(jì)師足夠重視3D打印技術(shù)，從設(shè)計(jì)初期，甚至是產(chǎn)品策劃階段，就引入這種思維，以3D打印制造模式來設(shè)計(jì)產(chǎn)品，突破傳統(tǒng)觀念的限制，這樣可以為產(chǎn)品性能帶來更大的提升空間，甚至為汽車行業(yè)帶來更可觀的收益。

另外推廣3D打印在汽車上的應(yīng)用，也可以借鑒戴姆勒公司的經(jīng)驗(yàn)，首先，戴姆勒公司在龐大的零件數(shù)據(jù)庫里面找到適用于3D打印的零部件，其中適合于高分子尼龍打印的零件有300多種，適合金屬打印的有100多種，然后是概念驗(yàn)證階段，驗(yàn)證在前一階段篩選出來的零件是否在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上可行。最終才是利用3D打印實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的零配件生產(chǎn)。聽上去，這套方案是為了打印而打印，但其實(shí)在汽車領(lǐng)域，對材料性能要求苛刻，成本要壓縮的很低，只有在部分典型零件上實(shí)現(xiàn)了3D打印終端產(chǎn)品生產(chǎn)裝配，才能夠?qū)⑦@一技術(shù)進(jìn)一步的推廣應(yīng)用，事物的接受需要一個過程，GE公司的3D打印之旅也是先從單一零件開始，再逐步擴(kuò)展到其它零部件，目前GE的飛機(jī)引擎中包含了多個3D打印零部件。

目前，受到3D技術(shù)和成本等因素的限制，大范圍推廣3D打印零部件在汽車上直接應(yīng)用任重道遠(yuǎn)，但是隨著該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和整個產(chǎn)業(yè)鏈日臻完善，可以預(yù)見未來3D打印將有望應(yīng)用到某些汽車零件的生產(chǎn)上，最有希望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的將是汽車金屬支架類零件和內(nèi)飾零件。

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