3D 列印在電動車製造中的應用

Madeleine P. 2024/11/01

3D列印電動車

時代在進步，社會在發展，適應新的變化。同樣的現像也可以在科技領域看到，十多年前，我們甚至無法想像今天觸手可及的科技。這反映在我們的日常生活中，從「氣炸鍋」或帶有面部追蹤功能以進行視訊報告的無人機等新發明，到 5G 或 3D 列印等現有技術的進步。但是，近年來我們越來越習慣一項特別的進步，那就是電動車（EV）。

這些類型的汽車、摩托車甚至貨車在我們的生活中越來越重要。除其他因素外，其低排放加上加註油箱的成本對消費者俱有吸引力。事實上，當今世界上行駛的汽車中有很大一部分是混合動力或電動車。而且，正如我們在一開始提到的，技術不斷發展，這就是為什麼許多品牌已經開始在電動車的製造中應用 3D 列印。

電動車銷售比較中國（橘色）、歐洲（藍色）和美國（霓虹綠）（圖片來源：IEA）

為什麼要使用電動車？

人們決定購買電動車而不是汽油或柴油車的原因有很多。一方面，有些司機決定採取行動並對環境負責。我們都知道，電動車的排放量為零，因此這類駕駛能夠直接為永續發展做出貢獻。另一方面，也有人考慮自己的口袋。電動車的初始投資較大，但從長遠來看，由於使用 EV（電動車）所需的成本較低，因此利潤非常豐厚。最後，還有一些人因為限制等原因被迫購買其中一輛汽車。

儘管許多人認為電動車的「流行」只是一句空話，但有數據證明這種汽車的趨勢和使用正在不斷增長。例如，根據 Statista 的數據，2022 年美國電動車市場打破了記錄，輕型電動車銷量估計為 918,500 輛。這是一個顯著的成長，比2018 年增加了兩倍半。和電動車中看出。

電動車 3D 列印的起步

3D 列印成為汽車行業的一部分已經有一段時間了。除了快速原型製作等應用之外，10 年前我們也開始看到消費者採用 3D 列印汽車。這一切都始於所謂的製造商，即那些在家中擁有 3D 列印機並創建自己的家用模型的人，開始為他們的車輛設計小型客製化零件。其中一些包含小型設計配件，甚至汽車結構的一些小部件。

Strati，第一輛 3D 列印電動車（照片來源：Car and Driver）

儘管如此，直到 2014 年芝加哥國際製造技術展 (IMTS) 上，才首次使用 3D 列印機列印了一輛完整的汽車。這就是 Strati，一款小型兩座電動車，造型類似 Local Motors 生產的沙灘車。儘管這是第一輛車，但全球大多數媒體都沒有註意到這輛車。與其他 3D 列印汽車不同，Strati 只有 49 個零件，並且在不到 48 小時內列印完成。它的續航里程也不到 200 公里，因此儘管有傳言稱其會在 2015 年量產，但它並沒有取得成功。

多年後，在 2018 年，我們今天稱為XEV YOYO、但當時被稱為 LSEV 的汽車推出了。這款小型車輛由 X Electric Vehicle (XEV) 設計並與 Polymaker 合作製造，只需 3 小時即可列印出來，並且只有 57 個零件。它於 2019 年推出，曾經是一家小公司，現在在世界許多地方都有經銷商，每年銷售數千輛汽車。

但如果我們回顧大約五年前，我們就會意識到 3D 列印在汽車領域還沒有完全整合。在此之前，一些小型 3D 列印電動車已為人所知，例如 KILO Design 或 4ekolka。這些技術也被大眾或寶馬用於車輛修復，但我們甚至沒有夢想過我們能達到今天的水平。

4ekolka 的第一個版本在車展上展出

電動車相容的3D列印材料和技術有哪些？

如今，許多汽車品牌都使用 3D 列印，無論是特定電動車（以及標準車）的小零件，還是生產線本身。一些例子是大眾、西雅特、豐田或雷克薩斯，但正如我們所提到的，還有更多。另一方面，3D列印機並不是品牌使用的唯一東西，汽車產業使用3D技術的另一個明顯例子是3D軟體、3D掃描器和測試車。

大多數品牌都使用一種或兩種特定技術，例如採用 FDM 和樹脂的 Koenigsegg 或採用 HP Metal Jet 的大眾汽車。這意味著沒有一種技術是專門為電動車設計的，但根據您想要使用的應用程序，您可以選擇其中一種技術或另一種技術。

此外，當談到與電動車增材製造相容的材料時，製造商最初僅限於使用塑膠。但隨著時間的推移，相容材料的範圍已經擴大到包括各種各樣的材料。儘管如此，業界最常見的是熱塑性材料，如ABS、尼龍或樹脂。

上述材料上列印的零件大部分都是車輛的非關鍵零件。這意味著它們不會影響車輛的操作或操控。但是，3D 列印電動車的安全關鍵部件是可能的。事實上，已經有公司在這樣做了。這些零件通常不是用聚合物列印的，而是用金屬和合金印製的。其中，最常用的是鈦合金和鋁合金。

應用和用途

一些製造商已經意識到，3D 列印零件不僅比傳統方法生產速度更快、成本更低，而且同樣耐用。這些列印部件正在接受嚴格的測試，以了解它們的局限性，以便將它們納入汽車生產中。無論零件是用金屬、塑膠還是陶瓷列印的，它們都必須經過嚴格的測試。

最初，大多數公司對於是否將 3D 列印機製造的零件引入其車輛猶豫不決。隨著時間的推移，這些部件的堅固性、堅固性和耐用性變得越來越明顯。事實上，如今已經有許多品牌在其汽車中引入採用這些技術製造的零件。大眾汽車等品牌擁有多達 13 種不同的車型，其中採用了 3D 列印零件，無論是金屬還是塑膠。事實上，大眾汽車首席技術長 Stefan Leest 博士表示，“3D 列印零件與傳統方法製造的零件一樣堅固。”

奧迪 W12 引擎的 3D 列印金屬水連接器（圖片來源：大眾汽車集團）

這些應用的範例包括車輛裝飾，例如儀表板、座椅框架、控制面板、通風口和冷卻管道、照明燈具、蓋子和控制台配件。此外，安裝支架、外殼、雙橫臂懸吊和煞車部件等關鍵車輛部件也開始採用 3D 列印。

一個明顯的例子來自雷克薩斯，2023年底，雷克薩斯宣佈在其新版雷克薩斯LC500跑車中將採用3D列印技術來製造AT油冷卻器導管。最初，人們對這款混合動力超級跑車的項目提出了質疑。事實上，Lexus車身設計師 Tomohiro Ohno 指出，“兩個主要問題是，考慮到小批量生產，成本是否可行，以及如何確定 3D 列印機製造的零件的品質。”最終，經過嚴格的測試，該專案獲得批准，2024年我們將看到帶有3D列印零件的雷克薩斯LC500上路。

AT 油散熱器管道（照片來源：Solize 和 LEXUS）

我們看到3D列印在電動或混合動力車中體現的另一個場景與著名的超級跑車品牌Koenigsegg有關。該品牌在其車輛中使用 FDM 和樹脂 3D 列印機來製造數千個零件。這一切都得益於3DPrinterOS軟體。該品牌的創始人兼總監 Christian von Koenigsegg 在蒙特利汽車週期間在《鵪鶉》雜誌上指出，他們生產自己的樹脂，但其銷售不向公眾開放。他補充說：“我們正在打印電子控制器的外殼、通風口下噴塗的噴嘴、散熱片，這些東西都是在高溫下打印的。”

文章來源: 3dnatives