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aau社区-- 3D新闻-- 3D打印技术在新能源汽车研发中的应用及实例

随着汽车“新四化”发展,汽车外观、内饰、结构等都均已发生变化,尤其是新能源汽车动力电池、电机技术性能提升比较快,工信部对新能源汽车公告(目录)管理要求越来越高,公告生命周期基本在1年左右。新能源汽车整车企业新产品研发频次越来越高,周期越来越短,而研发费用是越来越多,难度越来越高。面对新的形势,于是越来越多的新能源汽车企采用3D打印技术。下面介绍3D打印技术在新能源汽车研发中应用及实例,供同行参考。


一、认识一下3D打印机

有了计算机以后,计算机要将计算结果展示给人们,目前一般方式有二种,一是屏幕显示,二是打印机打印结果在纸张上。


越来越多的新能源车企为什么要采用3D打印技术?

图1 彩色喷墨打印机


图1是办公室用的彩色喷墨打印机,实际上按用途有不同规格,打印机产品是系列化。


越来越多的新能源车企为什么要采用3D打印技术?

图2 产品设计图用绘图机


图2是产品设计图纸用的绘图机。打印机与绘图机基本相同,目前中国打印机(绘图机)用的基本上国外品牌。国内原来有“实徳”品牌的打印机已经不见踪影。图1、图2为平面打印机,也叫2D打印机。


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图3  办公室用的3D打印机


图3是办公室用的3D打印机。办公室用的3D打印机样件几何尺寸比较。


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图4 工业用3D打印机外形


图4是工业用的产品设计出样件,有的可以是产品功能件,或是用于模具生产,也可以是工业品展示件。


越来越多的新能源车企为什么要采用3D打印技术?

越来越多的新能源车企为什么要采用3D打印技术?

图5 挂式空调零部件及组装成品


图5是工业用3D打印机打印出空调零部件和成品。


二、3D打印机基本原理介绍

2D打印的结果是平面的,基本原理大家都知道了,X-Y轴运动而成,3D打印机工作原理在2D基础上,X-Y-Z轴运动而成,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面。这样层层叠加构成任意复杂结构的三维实体模型。具体介绍如下:

①3D打印机结构示意图

3D打印机结构示意图见图6。

越来越多的新能源车企为什么要采用3D打印技术?

图6 3D打印机工作原理


②3D打印机实例参数

越来越多的新能源车企为什么要采用3D打印技术?


③工业用3D打印机优点:

a)能将CAD模型直接制成终端金属产品,只需要简单的后处理或表面处理工艺。

b)适合各种复杂形状的工件,尤其适合内部有复杂异型结构(如空腔、三维网格)、用传统机械加工方法无法制造的复杂工件。

c)能得到具有非平衡态过饱和固溶体及均匀细小金相组织的实体,致密度几乎能达到100%,SLM零件机械性能与锻造工艺所得相当。

d)使用具有高功率密度的激光器,以光斑很小的激光束加工金属,使得加工出来的金属零件具有很高的尺寸精度(达0.1mm)以及很好的表面粗糙度值(Ra=30 u m~50um)。

e)由于激光光斑直径很小,因此能以较低的功率熔化高熔点金属,使得用单一成分的金属粉末来制造零件成为可能,而且可供选用的金属粉末种类也大大拓展了。

f)能采用钛粉、镍基高温合金粉加工解决在航空航天中应用广泛的、组织均匀的高温合金零件复杂件加工难的问题;还能解决生物医学上组分连续变化的梯度功能材料的加工问题。


三、3D打印新能源产品实例

汽车市场竞争日益激烈,车企均在探寻新的科技技术,3D打印技术主要是基于新车模型和工具的应用。因此越来越多的车企采用3D打印技术,有效地减少研发和创新成本并有效地提高效率,应对创新的、个性化的、小批量的客户需求。

3D打印汽车零部件产品,见图7。


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图7 3D打印汽车零部件产品


3D打印部分车型的零部件产品,见图8。


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图8 3D打印技术生产新能源的车型

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