就在上周，國外不少主流汽車媒體(ti) 紛紛體(ti) 驗了一台由3D打印製造的超級跑車Czinger 21C。或許你還沒聽說過這個(ge) 品牌，Czinger就像帕加尼、科尼賽克一樣，是一家專(zhuan) 注於(yu) 生產(chan) 超級跑車的小廠，21C是它的首款車型。

別看來頭不大，但Czinger 21C絕對是超級跑車界的一匹黑馬。該車搭載一台可以爆發937馬力的2.9T V8發動機，百公裏加速僅(jin) 需1.9秒，極速可達379km/h。而在加裝上混合動力係統後，其最高時速更是可以達到恐怖的431km/h！怪獸(shou) 級的性能意味著高昂的售價(jia) ，Czinger 21C全球限量僅(jin) 80台，每台售價(jia) 高達170萬(wan) 美元，約合人民幣1178萬(wan) 元。

用3D打印打造極致的輕量化

這個(ge) 售價(jia) 對我們(men) 車迷來說看看就好，我們(men) 更應該關(guan) 注Czinger 21C是如何進入到“1秒俱樂(le) 部”的。Czinger 21C強勁的加速性能與(yu) 輕量化技術的應用不無關(guan) 係，除了我們(men) 熟悉的碳纖維材料的應用，3D打印技術對該車的輕量化也做出了極大的貢獻。

Czinger 21C的車架、懸掛係統由3D打印鈦合金和鋁合金製成，甚至玻璃都是由3D打印製成，這使得Czinger 21C整備質量僅(jin) 為(wei) 1165kg。

3D打印不僅(jin) 輕而且開發更快，就拿上圖中這個(ge) 看起來像生物骨骼一樣的懸掛連杆來說，它的形狀設計完全交給計算機完成，而計算機設計出如此充滿藝術感的造型僅(jin) 用了2分鍾。這個(ge) 時間有多恐怖呢？人類要想設計出同樣強度的結構，需要三個(ge) 星期的時間，而且設計出來的是非常粗壯、非常重的結構。大家都知道，懸掛組件越輕，車輛操控性越好，而Czinger 21C的這套3D打印懸掛顯然能讓車主更輕鬆地駕馭這台狂暴的跑車。

Czinger的3D打印車間

什麽(me) 是3D打印？

看到這裏，大家應該見識到了3D打印的神奇之處，想必心中也有幾個(ge) 疑問：什麽(me) 是3D打印？3D打印為(wei) 何如此強大？我們(men) 的買(mai) 菜車上有沒有3D打印零件呢？

3D打印的原理演示

3D打印的學名為(wei) “增材製造”，被業(ye) 內(nei) 認為(wei) 是人類第四次工業(ye) 革命的主要推動技術。在工業(ye) 領域應用最廣的3D打印工藝有SLA、SLS、SLM三種，它們(men) 的原材料為(wei) 液體(ti) 或粉末，通過高功率的激光一層層固化、燒結成為(wei) 最終的零件。因為(wei) 這種製造方式和打印機非常相似，所以就有了“3D打印”的俗稱。三種工藝中，SLA主要生產(chan) 樹脂產(chan) 品，SLS則生產(chan) 強度更高的尼龍產(chan) 品，SLM可以生產(chan) 金屬產(chan) 品。3D打印通常按克計算價(jia) 格，三種工藝價(jia) 格依次增高，SLM工藝的部分材料價(jia) 格堪比黃金，而Czinger 21C使用的正是最貴的SLM工藝。

被譽為(wei) “工業(ye) 明珠”的五軸CNC機床

既然有增材製造，那就有減材製造和等材製造。像衝(chong) 壓、鑄造、注塑就是典型的等材製造，原材料在加工過程中沒有增加也沒有減少，而機加工、CNC這種通過銑削將胚料加工成產(chan) 品的加工方式則為(wei) 減材製造。從(cong) 人類文明誕生以來，以澆鑄、雕刻為(wei) 起源的等材製造和減材製造就是最為(wei) 主流的製造方式，發展到如今已經非常成熟，但3D打印的興(xing) 起不過是最近30年的事情。

3D打印的工藝品

雖然3D打印的曆史不能比擬傳(chuan) 統的加工方式，但其應用前景卻十分被看好。原因在於(yu) 3D打印在工業(ye) 加工領域的革命性突破，而等材製造和減材製造的傳(chuan) 統製造方式隻能製造結構簡單的零件，但3D打印可以做出傳(chuan) 統製造方式無法完成的高複雜度零件。比如上圖中的埃菲爾鐵塔模型擺件，用3D打印技術可以一次打印完成，而CNC和機加工的刀具根本無法進入到這些鏤空結構的內(nei) 表麵進行加工，隻能通過加工零碎的零件，然後拚裝起來才能做到同樣的效果。

波音777X上使用的大型3D打印部件

用更少的材料就可以製造強度更高、更複雜的零件，這樣的特點也讓3D打印在近幾年迅速崛起，Czinger 21C正是發揮出了3D打印的這一大優(you) 勢。除了汽車，輕量化和高強度同樣是航空航天和大飛機對零部件的要求，像波音、空客、通用電氣、NASA等都早已開始大規模使用3D打印技術。

日本玩具公司萬(wan) 代掌握著全球最先進的注塑技術

3D打印還有一個(ge) 顯著特點就是既慢又快，既貴又便宜。為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 說呢？3D打印相比塑料件生產(chan) 常用的注塑工藝，加工時間非常長，注塑幾秒鍾就可以完成的零件，用3D打印可能要幾分鍾甚至幾個(ge) 小時，而且價(jia) 格更高。但和CNC機加工比起來，3D打印又非常快並且便宜。3D打印這樣的特點，也為(wei) 原型開發創造了極大便利。

3D打印助力原型開發

在傳(chuan) 統塑料零件的研發過程中，是先設計原型的圖紙，再用CNC加工出零件原型。反複驗證確認零件尺寸後，再製造注塑模具，從(cong) 而實現大批量生產(chan) 。而在當下，3D打印憑借更低的價(jia) 格和更快的速度正在逐步替代CNC的原型製造工作。

3D打印的汽車大燈組

筆者從(cong) 上海某家汽車塑料件供應商了解到，該公司以往都會(hui) 采用CNC、機加工和翻模為(wei) 主機廠生產(chan) 零件原型。但最近幾年，SLA樹脂3D打印正在成為(wei) 行業(ye) 主流。相比CNC，該工藝可以有效幫助主機廠縮短新車開發時間，並節省開發資金。也就是說，雖然我們(men) 的買(mai) 菜車上幾乎沒有3D打印零件，但在前期車型開發過程中已經離不開3D打印工藝。不過，3D打印還不能完全替代傳(chuan) 統注塑工藝。

Czinger 21C懸掛組件上可以看到明顯的CNC二次加工痕跡

由於(yu) 發展時間較短，3D打印的製造精度還相對較低，公差隻能控製在0.1mm，而中高端CNC機床已經可以達到1μm，也就是0.001mm，頂級的CNC機床甚至可以做到0.01μm精度的納米級超精密加工。基於(yu) 這些特點，3D打印在我們(men) 日常生活中應用得還比較局限，大多用於(yu) 文創、玩具、電子電器製造、汽車零部件的原型開發，昂貴的金屬3D打印應用的就更少了。像Czinger 21C之所以能夠大量使用3D打印零件，主要是較高的售價(jia) 能夠覆蓋高昂的成本，而且仔細觀察可以發現，Czinger打印出的零件還需要用CNC對配合精度要求較高的部位進一步加工。

寫(xie) 在最後

家用桌麵級3D打印機

以上就是3D打印的原理、特點和在汽車領域應用的介紹，相信大家對3D打印有了初步的認識。3D打印作為(wei) 新興(xing) 的加工方式，給了工業(ye) 製造無限的可能。近年來各國都在加大對3D打印技術的投入，我們(men) 國家在塑料、樹脂3D打印方麵也擁有極大的優(you) 勢，但在更高端的金屬和尼龍3D打印領域與(yu) 國際巨頭還有著一定的差距。