3D打印技术对于电动汽车生产将带来多大的影响

关于跟着电动车一代一起成长的工业4.0、量产型3D金属打印机、全模块化汽车技术平台、智能工厂等系列报道，至此将做个总结并看见异象，结论当然是要预见未来的汽车与汽车产业会变成什么样。在近期与过去的日子里、依靠模具大量生产的阶段中，以量制价、严格控管、加强研发、扩大版图、一条龙化乃是降低成本的基本招数，然而工业4.0之后，无人生产将取代劳力密集，接单生产将取代成品囤积，更重要的是，如果要降低成本，必须让工厂多角化经营。


别以为多角化智能分为同心、水平、垂直、整体等学术派经营公式，未来成功的智能型工厂，可以同时生产汽车、飞机、游艇、冰箱、电视、音响、游戏机。别以为这是天方夜谭，试想目前量产型3D金属打印机的价格是40万美金，此万能机器就有机会进驻711当你的眼镜脚折断了，不必去眼镜行更换或修理，而是直接去711打印！厨刀坏了也可以比照办理，但不用修理而是直接更新，当然打印某些特殊东西绝对禁止，比如说武士刀、火箭、大砲。


之前已经做过3D打印科技的优势分析，未来量产、平价、普及、大规模、科技再进化之后，绝对会对产业造成相当大的冲击，针对之前的论述，再加上更深更广的见解，以下乃是3D打印科技的通盘分析，一共有七点，分成二篇报道。优势一材质非常多元、特性充满变化常见的3D打印材质概略有下列几种，其中以塑胶类材质最为广泛。


大致上有下列几种选项～PLA聚乳酸、ABS丙烯腈丁二烯苯乙烯、PETG/PETT聚对苯二甲酸乙二醇酯改良或变体（透明）、尼龙、PC（高强度透明）、HIPS高抗冲聚苯乙烯、PVA聚乙烯醇（水溶）、ASA丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯、PP聚丙烯（难搞）、POM聚甲醛、PMMA亚克力（透明）、FPE柔性聚酯。软质热塑弹性材料有TPE、TPU、TPC，可以用来制作鞋子、椅垫，当然可以量身定做。


非塑胶类的其他材料也是五花八门，金属类的计有铝、钛、铜、镍、钴铬、不锈钢、用于制造军事潜水艇的马氏体时效钢等合金，铁因高温氧化问题，成形后强度差并不适合用在3D打印。其他材料还包括木丝、可生物分解、导电、陶瓷、黏土、夜光、磁性、温感变色材料、蜡、碳纤维等。还有，某些食材也适用3D打印，相信未来的糕点业也会受到此科技的冲击。


琳琅满目、五花八门的材料，相信小伙伴一定是眼花撩乱，但重点不在于各材质的深度了解，而是要厘清近期与明日造车材质的差异。传统车辆制造大量仰赖镀锌钢板，防锈仰赖复杂与大规模的烤漆处理。未来应用3D打印技术后，不可能回头走全车浸泡+高温固化防锈处理，以及高污染的表面烤漆处理，最好是材质本身就必须具备防锈或发色能力，此时使用塑胶、复合木丝、碳纤维材质打造车身外观乃是优质选项，不但耐锈蚀，遇到碰撞时略有弹性不容易破裂或变形。


优点二造型无限、修改简便、一体成型传统挤压成形的车身钣金架构，造型设计受到很大的限制，而且外观乃是由引擎盖、叶子板、车门、车顶、尾门…等数块钣件组合而成，钣金缝隙明显，对视觉艺术来说其实是拼凑与贴补等不雅特征，如何让车身外观看起来是一体成型的模样，始终是设计师的最高目标之一。然而这样的愿望在近期量产车上不太可能达成，但是用3D打印方式造车则是相对容易。


虽然说一辆车还是要有车门、行李箱盖、充电座盖、天窗等设计，但3D打印技术要隐藏缝隙相对容易，对设计师来说无疑是一项利器。更优异之处，乃是3D打印造型较不受约束，很容易在车体任何部位加上特殊的装置艺术！此外传统钣金在压制过程当中，太夸张的弧度与折线，不是工序繁复或压根做不出来，就是钣件易破裂、良率非常低，此外太大的钣件还要分段焊接或拼接，因此设计师必须对生产流程与工艺极限非常熟悉。


因此一般钢制量产车，外型很难搞得像碳纤维超级跑车一样惊为天人。然而3D打印介入汽车造型设计之后，即便是一般的房车，也可以搞得天花乱坠、胡说八道！此外3D打印可以轻易做出镂空架构，利于轻量化表现与创意发想，再加上强大的一体成型威力，有效缩减零件数量、减少组装时间与公差问题、提升产品可靠性与耐用性、维修方面也更为简便，可大幅降低车辆生产、维修的时间与成本。


3D打印采用全数字化作业，不只创作迅速，亦能针对各种瑕疵迅速修正，此外还能等比例与不等比例放大缩小，设计与修改门槛变得非常低，一如摄影从底片时代进入数字一代，接着又进化为智能手机必备功能，摄影师数量倍增但地位一落千丈，同样的道理，未来的设计师亦非所谓的专业人士，大学生的作品有可能超越意大利Pininfarina工作室！


等比例、不等比例缩放其实很有趣，修改车身尺寸将变得非常容易，还可以量身制作不同乘客所需要的汽车座椅，普及至家用、办公用座椅及各种家具通通可以。至于等比例缩放并非没有意义，关于汽车研发过程的风洞测试、耐久测试、赛道性能测试、各种角度与速度的安全撞击，通通可以用小一号的模型进行测试，如此一来车厂就不需要一直租借或建构大型风洞、大型测试场、大型振动机台、标准赛车场、大型撞击实验室，可节省宝贵的研发时间与成本。


此外近期确定要大量生产某一样产品时，模具打样的成本最高，之后修改的成本当然也不低，至于未来其实还是会有很多产品或是零件必须仰赖模具生产，此时若是利用3D金属打印机来制造或辅助制造模具，将可大幅降低模具制造与修改的成本和时间。目前全球第一台量产型3D金属打印机HPMetalJet，官方表示订购厂商不侷限成品制造业者，其实很多客户都是模具制造商或企业相关部门。


优点三材料耗损低、不需要模具、大幅降低成本使用铸造、锻造、钻孔、切削、研磨…等传统加工方式生产成品，会产生相当大的材料损耗，一般的耗损都在20％以下，但某些特殊产品消耗比例可能高达总用料的40～60％，也就是废料几乎等同成品的重量！而且废料并不能百分百回收再利用，在传统制造业当中，这始终都是一个无法克服的难题。


但使用3D金属打印技术，因为不需要大量的机械式加工，所以材料耗损比例非常低，而且不用开模就能大量生产，同时省下模具费用，并能大量减少生产机具与流程，进而大幅缩减厂房规模，有效降低制造业的投资门槛，届时制造业不只是百家争鸣的情形，而是万户工厂蓬勃发展！这对产业的冲击怎么可能不大？