在過去幾十年中，增材製造技術的顯著發展改變了產品設計、開發、製造、加工及分銷的潛在方式。汽車行業在實驗 3D 列印方面一直非常積極，這些進步在多個方面開啟了新的機會。本文概述了當前的發展，並闡明了 3D 列印如何重塑汽車領域。
3D 列印的顯著優勢領域
從傳統生產工藝向 3D 列印技術的轉變，使各行業公司在部件與產品的技術和商業層面實現了革命性提升。然而，在汽車領域，增材製造將對兩個主要方面產生深遠影響：
產品創新
增材製造能生產傳統製造工藝難以製作的部件，且設計限制更少。這種設計靈活性為創新提供可能性，例如：
- 通過中空結構實現集成電氣布線
- 通過晶格結構減輕重量
- 製作傳統工藝無法完成的複雜幾何形狀
新的增材製造技術越來越多地能夠生產具備獨特性能（如電導率、可變強度）的多材料打印部件。這些工藝對打造更安全、更輕便、更快速及更高效的未來汽車起到重要作用。EDAG 的 Light Cocoon 是增材製造在創新應用方面的經典案例。
供應鏈
增材製造可直接生產成品，消除新工具需求，有效縮短整體交貨時間。由於增材製造通常只使用所需材料，因此能顯著減少廢料，降低材料使用量。輕量化部件可降低處理成本，而按需、現場生產則有助於減少庫存成本，提供靈活的供應鏈解決方案。增材製造支持低至中等產量的分散生產，降低成本，並提升在接近客戶地點生產產品的能力，簡化供應鏈。
增材製造的應用階段
增材製造憑藉其獨特優勢，能在傳統汽車生產中取代多個工藝，主要表現在以下四個方面：
原型製作過程
傳統原型製作耗時耗資，隨著產品迭代增加成本更高。快速原型製作（3D 列印）可迅速將初步構想轉化為概念驗證，再進一步發展為高精度原型，幫助產品經過多輪迭代與驗證，最終進入大規模生產。在汽車領域，快速驗證至關重要。3D 列印能在數天內完成逼真原型，顯著降低成本，縮短從概念到成品的時間，加強整體產品開發流程。
維修與支援（備件）
透過計算機輔助設計（CAD），幾乎所有部件都可作為數位副本儲存，無需維護庫存。利用 3D 列印，可按需生產備件，鼓勵供應商開發新的服務領域，提供便捷的 3D 列印組件和備件。數位掃描可用於逆向工程，重新製造已停產部件，為舊設計注入新生命，並輕鬆複製經典車型的備件。
定制化
傳統工藝中定制化成本高、耗時長。3D 列印適合生產低成本定制部件，為製造商帶來新能力，也為客戶提供更多產品選擇。對小型定制汽車店而言，使用 3D 列印汽車部件可提升工作質量與創意，並為實驗和完善定制設計提供空間。
連續生產（部件整合）
3D 列印能提升一般部件製造效率。例如，原本需組裝五六個部件，現在可通過單一打印部件完成。雖然單個零件可能更昂貴，但可節省裝配時間與成本。部件整合還可減輕重量，提高燃油效率。從生產效率角度看，將 3D 列印應用於一般部件製造是合理的。
適用的技術與材料
從塑料裝飾件到金屬發動機部件，增材製造已證明其價值，並在技術流程與可用材料方面仍有潛力可挖。下表簡要概述了常用的技術與材料選項。
以下為您整理成繁體中文的表格格式，方便閱讀與對照：
| 應用 | 工藝 | 材料 | 特點 | 案例 |
|---|---|---|---|---|
| 內飾和座椅 | SLA, SLS, MJF | 聚合物 | 定制化的裝飾組件 | 儀表板、座椅框架 |
| 輪胎、輪轂、懸架 | SLS, MJF, SLM | 鋁合金，聚合物 | 堅固耐用的部件 | 懸掛彈簧、輪轂蓋 |
| 電子設備 | SLS, MJF | 聚合物 | 精密部件 | 傳感器、單一部件控制面板 |
| 排氣與排放 | SLM | 鋁合金，聚合物 | 空心金屬零件 | 冷卻通風口 |
| 引擎罩内 | SLS, MJF | 尼龍 | 耐熱 | 電池蓋 |
| 燈光 | SLA, MJF | 樹脂 | 完全透明，高細節 | 車頭燈、車頭燈原型 |
| 風道 | SLS, MJF | 尼龍 | 柔性導管 | 暖通空調（HVAC）導管 |
| 原型 | SLA | 聚合物 | 高清晰度，清晰細節 | 高清晰度原型 |
| 功能性安裝支架 | SLS, SLM, MJF | 尼龍，聚酰胺 12，鈦 | 輕量化，高強度 | 發電機支架 |
| 複雜發動機部件 | SLM | 鋁合金 | 合併的、輕量化、功能性金屬部件 | 叉杆式懸架 |
行業應用實例
許多汽車原始設備製造商已經開始使用增材製造，並認識到其能力與效率，以下是兩個應用實例。
米其林公司推出的 3D 打印 Uptis 輪胎
法國輪胎製造商米其林在 2019 年推出了其首款增材製造技術支持的原型輪胎，名為 Uptis（獨特防刺穿輪胎系統）。這些輪胎設計為無需充氣，可降低因刺穿或路面障礙物導致的漏氣及其他失效風險。這種設計的實現完全歸功於增材製造技術。若順利推廣，預計到 2024 年，Uptis 將裝配在部分汽車上。此外，這些防刺穿輪胎還能減少廢棄物，促進可持續交通（公司未來交通願景的目標之一）。
保時捷首批 3D 打印引擎活塞
汽車巨頭保時捷首次使用 3D 打印技術製造引擎活塞。這些增材製造的部件專為保時捷 911 GT2 的高性能引擎設計。透過 3D 打印技術，活塞得以進行優化，使這一關鍵引擎元件比傳統製造的活塞輕 10%。保時捷採用專用鋁合金來製造活塞，從而獲得更適合該特定應用的性能。
結語
考慮到增材製造所開啟的廣泛能力範圍，汽車公司的領導者應考慮利用增材製造技術以保持競爭優勢。儘管傳統製造技術根深蒂固，並將繼續在汽車行業占據重要地位，但增材製造正在逐步進入這一領域。
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