就在上周，國外不少主流汽車媒體紛紛體驗了一臺由3D打印制造的超級跑車Czinger 21C?；蛟S你還沒聽說過這個品牌，Czinger就像帕加尼、科尼賽克一樣，是一家專注于生產超級跑車的小廠，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。該車搭載一臺可以爆發(fā)937馬力的2.9T V8發(fā)動機，百公里加速僅需1.9秒，極速可達379km/h。而在加裝上混合動力系統(tǒng)后，其最高時速更是可以達到恐怖的431km/h！怪獸級的性能意味著高昂的售價，Czinger 21C全球限量僅80臺，每臺售價高達170萬美元，約合人民幣1178萬元。

用3D打印打造極致的輕量化

這個售價對我們車迷來說看看就好，我們更應該關注Czinger 21C是如何進入到“1秒俱樂部”的。Czinger 21C強勁的加速性能與輕量化技術的應用不無關系，除了我們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、懸掛系統(tǒng)由3D打印鈦合金和鋁合金制成，甚至玻璃都是由3D打印制成，這使得Czinger 21C整備質量僅為1165kg。

3D打印不僅輕而且開發(fā)更快，就拿上圖中這個看起來像生物骨骼一樣的懸掛連桿來說，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用了2分鐘。這個時間有多恐怖呢？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松地駕馭這臺狂暴的跑車。

Czinger的3D打印車間

什么是3D打?。?/span>

看到這里，大家應該見識到了3D打印的神奇之處，想必心中也有幾個疑問：什么是3D打?。?D打印為何如此強大？我們的買菜車上有沒有3D打印零件呢？

3D打印的原理演示

3D打印的學名為“增材制造”，被業(yè)內認為是人類第四次工業(yè)革命的主要推動技術。在工業(yè)領域應用最廣的3D打印工藝有SLA、SLS、SLM三種，它們的原材料為液體或粉末，通過高功率的激光一層層固化、燒結成為最終的零件。因為這種制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主要生產樹脂產品，SLS則生產強度更高的尼龍產品，SLM可以生產金屬產品。3D打印通常按克計算價格，三種工藝價格依次增高，SLM工藝的部分材料價格堪比黃金，而Czinger 21C使用的正是最貴的SLM工藝。

被譽為“工業(yè)明珠”的五軸CNC機床

既然有增材制造，那就有減材制造和等材制造。像沖壓、鑄造、注塑就是典型的等材制造，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品的加工方式則為減材制造。從人類文明誕生以來，以澆鑄、雕刻為起源的等材制造和減材制造就是最為主流的制造方式，發(fā)展到如今已經非常成熟，但3D打印的興起不過是最近30年的事情。

3D打印的工藝品

雖然3D打印的歷史不能比擬傳統(tǒng)的加工方式，但其應用前景卻十分被看好。原因在于3D打印在工業(yè)加工領域的革命性突破，而等材制造和減材制造的傳統(tǒng)制造方式只能制造結構簡單的零件，但3D打印可以做出傳統(tǒng)制造方式無法完成的高復雜度零件。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表面進行加工，只能通過加工零碎的零件，然后拼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制造強度更高、更復雜的零件，這樣的特點也讓3D打印在近幾年迅速崛起，Czinger 21C正是發(fā)揮出了3D打印的這一大優(yōu)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(guī)模使用3D打印技術。

日本玩具公司萬代掌握著全球最先進的注塑技術

3D打印還有一個顯著特點就是既慢又快，既貴又便宜。為什么這么說呢？3D打印相比塑料件生產常用的注塑工藝，加工時間非常長，注塑幾秒鐘就可以完成的零件，用3D打印可能要幾分鐘甚至幾個小時，而且價格更高。但和CNC機加工比起來，3D打印又非常快并且便宜。3D打印這樣的特點，也為原型開發(fā)創(chuàng)造了極大便利。

3D打印助力原型開發(fā)

在傳統(tǒng)塑料零件的研發(fā)過程中，是先設計原型的圖紙，再用CNC加工出零件原型。反復驗證確認零件尺寸后，再制造注塑模具，從而實現大批量生產。而在當下，3D打印憑借更低的價格和更快的速度正在逐步替代CNC的原型制造工作。

3D打印的汽車大燈組

筆者從上海某家汽車塑料件供應商了解到，該公司以往都會采用CNC、機加工和翻模為主機廠生產零件原型。但最近幾年，SLA樹脂3D打印正在成為行業(yè)主流。相比CNC，該工藝可以有效幫助主機廠縮短新車開發(fā)時間，并節(jié)省開發(fā)資金。也就是說，雖然我們的買菜車上幾乎沒有3D打印零件，但在前期車型開發(fā)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統(tǒng)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

由于發(fā)展時間較短，3D打印的制造精度還相對較低，公差只能控制在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?；谶@些特點，3D打印在我們日常生活中應用得還比較局限，大多用于文創(chuàng)、玩具、電子電器制造、汽車零部件的原型開發(fā)，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，主要是較高的售價能夠覆蓋高昂的成本，而且仔細觀察可以發(fā)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。

寫在最后

家用桌面級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打印作為新興的加工方式，給了工業(yè)制造無限的可能。近年來各國都在加大對3D打印技術的投入，我們國家在塑料、樹脂3D打印方面也擁有極大的優(yōu)勢，但在更高端的金屬和尼龍3D打印領域與國際巨頭還有著一定的差距。