摘要：计算机技术和移动通信技术的快速发展，使得3D打印技术也迎来了发展的春天。汽车行业是影响我国社会经济发展的重要产业，设计是汽车行业发展的基础，将3D打印技术应用到汽车设计领域能够有效解决汽车设计的技术问题。为此，文章在阐述3D打印技术内涵和特点的基础上，具体分析3D打印技术在混合动力车、打印赛车、打印发动机等汽车设计领域的应用问题进行探究，并立足现状展望3D打印技术在汽车设计领域的应用。
关键词： 3D 打印技术；汽车设计；应用现状；应用展望
0引言
在计算机数字网络化普及的背景下，机械零部件、电子零部件开始以更加高的质量、更加低的成本、更多元的样式实现了多样化发展，在一时间，3D打印技术也得到了快速的发展，在汽车零部件的加工制造领域被广泛应用。同时，在“制造2025”计划提出之后，汽车行业的轻量化、智能化发展问题得到了人们的普遍关注，这也成为未来汽车设计领域的发展趋势。国家的进步、人们生活水平的提升，也加大了社会范围内各个领域群体对汽车的需求，汽车设计优化问题被提上日程。为了能够更好的做好汽车设计工作，文章就3D打印技术在汽车设计中的应用问题进行探究。
1、3D打印技术概述
3D打印技术也被称作是增材制造，主要是在数字化技术支持下来对规则或者不规则三维化、立体化固体物品处理加工所展现的能力。通过高效率的处理加工会让物体快速成型。从应用本质上来看，3D打印技术是依托计算机技术所开发设计出的一种辅助性软件，在这个辅助性软件的作用下会对特定加工模型实施数字化切片处理，由此将实体模型加工改变为数字模型，为相关人员的工作开展提供支持。不仅如此，3D打印技术还能够将不同形态的金属粉或者可塑性较强的材料分层次深加工、叠加处理，最终会打造出一个立体化的固态形物体。在完成打印操作之后还需要做好后期的处理工作，如固态化处理、打磨处理、维护修理、抽离处理等。3D打印技术的基本实施工艺表现如下：光固化成型SLA、熔融层积成型FDM、三维粉末粘接3DP、聚合物喷射Polyjet、选择性激光烧结SLS、选择性熔化成型SLM、分层实体成型LOM。在具体实施操作的时候每个类型都有对应的优缺点，其中，SLA成型速度较快、成型精准度较高，但是设备的购入成本比较高；FDM成型材料类型多，强度高，尺寸大，但是成型时间比较长，精准度不高。3D打印技术的应用特点具体表现如下：第一，技术集成度高，在生产加工的时候能够缩短产品的开发周期。在3D打印技术的支持下能够将设计和制造融合在一起，通过优化设计方案能够设计出更高水平的样品，从而使得最终生产出来的产品满足消费者的需要。第二，制造柔性较高。在3D打印技术的支持下仅仅通过CAD技术就实现对产品的反复修改和优化，并在这个过程中节省产品设计的时间消耗。第三，可视化程度高。在3D打印技术的支持下能够将创意设计转变为三维、立体化模型，从而实现产品的可视化设计，解决以往产品设计透明度低的问题。
2、3D打印技术在汽车设计中的运用
3D打印技术适合应用在汽车造型设计、汽车研发设计以及汽车的小批量生产加工，如汽车油泥模型的开发、车身内外部装饰零部件的开发，如通过使用SLA、SLS、Polyjet等能够使得汽车的运行速度、基本造型尺寸和外在形体满足规范的标准要求，经过一系列的加工整个汽车外形加工精准度、颜色、光洁度等都会提升；通过使用SLS、FDM等能够增强汽车零部件的耐化学性能、机械性能、光学性能，由此会使得的加工设计更加满足规范的标准；通过使用SLS、FDM等能够提升汽车的机械性能、老化性能，从而更好的提升汽车设备的稳定性、耐久性。
2.13D打印技术在混合动力车设计中的应用
在世界范围内，3D打印技术最早应用在混合动力车中的是Urbee。从设计构成上来看，Urbee是以电池和汽油作为混合动力燃料的三轮、双座混合动力汽车。在3D打印技术的支持下，该汽车具备其他片状金属材料所不具备的灵活性、可塑性。在汽车设计的时候设计团队会利用最新的Autodesk软件来对Urbee车身实施数字建模处理，之后根据汽车的三视图尺寸来打造出油泥模型，而后将油泥模型数据扫描录入到CAD软件中。玻璃纤维是汽车设计的主要材料，被广泛应用在汽车玻璃钢罩、挡泥板、车顶以及汽车制造模具上。在确定好材料之后，选择熔覆工艺和CAD加工技术打造出动力机车模型。在综合考虑汽车设计零部件的基础上将原材料切割成圆形横截面，之后将其挤压成丝状，送入到带有粘合剂的3D打印机喷头中。在设备的运作下会将材料加工到最为精细的程度。
2.23D打印技术在赛车设计中的应用
基于3D打印技术设计出来的赛车仅仅需要消耗三周的设计时间，且在短暂设计时间范围内，赛车仅仅需要四秒钟就能够将运行速度从零的状态提升到96公里到141公里。为了能够实现对赛车外部构造的一次性浇筑成型处理，设计者需要在考虑传统车体零部件设计的基础上注重强化扣钩、接头对车身的连接，在具体设计的时候需要在汽车的左侧面的撒热片、扩散器的后面打印出一个喷嘴，在喷嘴的作用下确保理想气流顺利穿过。另外，在造型设计层面，3D打印技术会将鲨鱼皮质材料应用到车身的纹理加工设计中，由此会使得整个车辆的车身设计十分具备冲击力。在3D打印技术的支持下还会通过一系列先进的科学技术来减少车辆运行的碳元素排放，实现赛车设计的低碳环保发展。
2.33D打印技术在发动机设计中的应用
奥迪RSQ是德国库卡公司工业机器人使用3D打印技术加工制造出来的车辆，整个车辆的发动机充分使用了3D打印技术的SLS成型工艺。全景前挡风玻璃能够实现无缝衔接，在加工设计的时候会从前部一直延伸到车顶的后部，由此会为驾驶人员以及乘客提供一个十分广阔的乘车体验。不仅如此，在3D打印技术的支持下具备科技感的球体车轮会进一步显示出较强的视觉冲击性。
3、3D打印技术在汽车行业未来发展应用中的应用
3.1突破传统意义上汽车的造型设计
在3D技术的支持下，汽车外形将会迎来更深入的探索，一些比较复杂、夸张的汽车外形设计方案将会拥有实现的可能。比如在3D打印技术的支持下相关人员会对汽车设计的前后方案图进行综合比对分析，而后从中选择最适合的方案。同时，利用3D打印技术还能够实现对汽车外形的三维立体化设计，并将设计结果打印出来，最终验证汽车造型设计的合理性、美观性。比如概念飞行器采取一体成型汽车骨架设计理念，基于这样的设计要求如果仍然采用传统的汽车设计方式将会加大汽车的设计生产难度。将3D打印技术应用其中能够将复杂的设计结构简化处理，在汽车行业设计的时候能够对各个细节问题进行深入的分析和改良。在未来，利用计算机工程软件还能够对设计图纸进实施精准的校对分析，从而能够更为全面的了解汽车的设计比例和各个零部件的协调问题，减少汽车投产后的维修操作。在3D打印技术的支持下能够对汽车初期设计方案实施综合比对，比对分析之后打造出三维立体化模型，完成对模型材质、色彩方案的综合模拟。
3.2复杂形态和结构的汽车内饰装饰设计
汽车外观造型设流程也深刻影响汽车的投产，将3D打印技术引入其中能够优化汽车外部造型设计，实现外部色彩、材料、模型的综合匹配。同时，在技术的支持下还能够实现各个复杂零部件装配的灵活性设计，最终会解决汽车内饰设计的复杂性问题，实现汽车外在模型的精准化设计。
3.3物质编辑器构成未来的汽车机器人设计
物质编辑器实现的前提是3D打印技术和计算机技术、人工智能结合在一起。在人工智能技术的作用下会获取人类的需求信息，之后对这些信息进行数字化语言翻译。物质编辑器作为一种独有的计算机算法编程会根据用户的需要来生成满足其需求的设计方案，这些方案的设计会满足3D打印机材料和自身属性，将设计好的方案转变为现实。物质编辑器在汽车领域的应用会使得汽车行业不再是运输货物的工具，而是可以作为人类社会进步发展的智能机器人存在于人们的生活中。在未来，用户可以使用物质编译器输入自己对汽车设计的要求，汽车设计领域的数据信息也会实现更加精准化的发展，客户会根据自己的需要来进行汽车的设计，由此在这个过程中会解决汽车设计的时间消耗。
3.4轨道智能分层的汽车内饰设计
伴随汽车市场的细分化发展，汽车的功能进一步完善，各个类型的汽车出现在人们的实际生活中。为了能够更好的增强人们对汽车的使用体验，在汽车设计领域人们开始引入3D技术，在3D技术的支持下会对汽车的内部结构进行打印，由此会使得汽车内部墙体形成一定的空腔结构，在这个结构中会用来安置汽车内部的服务设备，打造出内外壁一体化的设计模型，在汽车设计领域突破以往的设计局限，优化汽车的设计加工。
4、结束语
综上所述，从3D打印技术在汽车领域的应用我们可以发现，在短暂的几年内，不管是汽车零部件加工制造工艺，还是汽车外形精加工都开始呈现出精细化发展。在3D技术的支持下相信能够更好的激发汽车设计者的设计积极性，在汽车设计领域充分凸显出汽车的设计优势。
参考文献：
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作者：姚层林 单位：武汉商学院