2025年，人类无法忍受马车的缓慢，于是发明了汽车；2025年，人类难以接受汽车的昂贵，于是发明了汽车流水生产线；今天，为了降低生产成本，满足消费者个性化的要求，汽车制造业正酝酿着又一场变革，由大批量、规模化生产方式转变为智能化、个性化制造——汽车业开始应用3D打印。这项数字化制造技术的发展对汽车产业来说既是挑战，又是机遇，谁抓住了这场变革，就意味着谁能在下一阶段的竞争中占据优势。因此，读懂3D打印数字化制造技术并且研究它的应用和发展前景，对汽车企业来说十分必要。下面仅根据有关资料对3D打印的基本概念及其在汽车及零部件制造中的应用做一简单介绍。
1.3D打印的基本理念
大多数人第一次听到3D打印时，就会想到那些老式的、常见的桌面打印机。喷墨打印机和3D打印机最大的区别是维度问题，桌面打印机是二维打印的，在平面纸张上喷涂墨水，而3D打印机可以制造出能拿在手上的三维物体。
3D打印机依据计算机指令，通过层层堆积原材料制造产品。在人类历史的大部分时间里，都是通过模具成形制造新的实体物品。
3D打印其实并不完全是一项新技术，它是“增材制造”技术的延伸，在近几年里，由于受到计算能力、新型设计软件、新材料、创新推动及互联网进步的推动，3D打印技术发展迅速。
计算机在3D打印过程中发挥着关键作用，没有计算机发出的指令，3D打印机就会瘫痪。3D打印机正常运作的前提是要输入一个设计好的电子蓝图或设计文件，它们负责告诉3D打印机在哪里放置原材料。事实上，没有连接计算机及设计文件的3D打印机是没有用处的，就像没有存储音乐的iPod播放器。
3D打印过程如下：3D打印机在设计文件指令的引导下，先喷出固体粉末或熔融的液态材料，使其固化为一个特殊的平面薄层；第一层固化后，3D打印机打印头返回，在第一层外部形成另一薄层；第二层固化后，打印头再次返回，并在第二层外部形成另一薄层。如此往复，最终薄层累积成为三维物体。
3D打印机不像传统制造机器那样通过切割或模具塑造来制造物品，通过层层堆积形成实体物品的方法从物理的角度扩大了数字概念的范围。对于要求具有精确的内部凹陷或互锁部分的形状设计，3D打印机是首选的加工设备，它可以将这样的设计在实体世界中实现。例如，汽车仪表盘的设计就借助了3D打印原型，确保各部件紧密地配合在一起。
图20-2所示为价值约10000美元的3D打印机，其大小与微波炉相当。而图20-3为打印出来的汽车零部件。另外，图20-4表示3D打印机打印出的实际大小的货车驾驶室，其中各部件均完整。
图20-2 3D打印机
图20-3 3D打印的汽车零部件
目前在汽车业流行的大规模流水线生产方式，虽然增加企业利润，却牺牲了产品的多样性，不能满足消费者的个性化需求。而3D打印兼具大规模生产和手工生产的特征，能又好、又快、又省地为消费者提供个性化产品。所以我国汽车业应对3D打印高度重视，并力促其快速发展。
2.3D打印的国内应用状况
我国从20世纪90年代开始进行增材制造技术方面的研究，并取得了较大的进展。目前，国内已有多家汽车零部件企业将3D打印技术用于产品的研发。
据报道，2025年5月，陕西法士特集团公司购买了3D打印机并开始投入使用，主要应用于变速器关键零部件的开发、总成的可装配性验证。
图20-4 3D打印机打印出的货车驾驶室
法士特采用3D打印技术的目的是运用快速成型技术在设计早期验证产品装配的可行性，可及时发现产品设计的差错、缩短开发周期、降低开发费用以及快速验证关键、复杂零部件的原理及可行性，例如新型同步器的开发以及橡胶、塑料类零件的单件生产。
3D打印之所以成为人们关注的焦点，其中一大原因便是3D打印技术可快速成型，能免去开发模具时进行铸造，锻造等繁杂工序。据法士特技术人员介绍，3D打印技术使得样机原型的开发更为经济、快速，可在样机原理验证、可行性验证方面大幅度缩短设计周期，并且降低了试制成本，减少了许多不必要的浪费。
据了解，目前国内零部件模具开发周期一般在45天以上，而3D打印技术可以在没有任何刀具、模具及工装卡具的情况下，快速实现零件的单件生产。根据零件的复杂程度，需要1～7天不等，与传统铸造或锻造零部件相比，3D打印技术具有绝对优势。(https://www.daowen.com)
与不少已经采用3D打印的零部件企业一样，法士特看重的是3D打印技术的快速高效，与传统研发手段相比，3D打印可省去试制环节中大量的人员和设备投入，提高设计效率，同时降低开发成本。但目前来看，3D打印设备自身费用较高，且受制于打印材料种类，成本较高，目前仅用于针对新产品或关键零部件样机原型原理，可行性方面的验证。对于需要验证强度、刚性等物理性能的零部件特性，暂时还没有采用3D打印技术。由于受打印材料的限制，目前在法士特还没有将3D打印技术运用在最终零部件的试制上。至于把3D打印技术作为大批量生产汽车及零部件的手段，恐怕在国内一时还难以实现。
3.3D打印的发展前景
据业内专家预测，随着3D打印技术的进一步成熟，金属打印材料的应用，设备及打印材料的价格下降，未来几年内，3D打印技术在汽车零部件制造领域会得到越来越广泛的应用。
据了解，3D打印技术的优势虽已经得到诸多零部件企业的认可，不过仍有很多企业持观望态度。国内一家柴油机企业表示，3D打印技术的确会降低企业的生产成本，但他们并没有采购3D打印设备的计划，希望待市场成熟后再做决定。
也有一些企业表示，他们不采用3D打印技术的原因在于，3D打印设备所使用的打印原材料成本过高。
据有关专家介绍，早期的3D打印技术只能使用木纤维、纸浆、塑料作为打印原材料，而目前不少金属材质也能进行3D打印。可通过采用激光或电子束直接熔化金属粉末，逐层堆积金属，形成金属直接成型技术。而这项技术在汽车零部件制造领域应用将会有很大优势：一方面可以直接制造结构复杂的金属零部件，免去了开发模具、再制造零部件的工序；另一方面，3D打印目前的技术水平可使金属零部件的力学性能和精度达到锻造件的性能指标，这样也就保证了汽车零部件对于精度和强度的需求。
专家认为，今后几年随着3D打印技术的不断发展和设备成本的下降，3D打印技术在汽车及零部件领域的普及程度将会提高。
为推动国内3D打印技术的产业化，促进3D打印技术与传统制造技术的有机结合，由亚洲制造业协会联合华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学等权威科研机构和3D行业领先企业共同发起的中国3D打印技术产业联盟，于2025年在北京成立。中国3D打印技术产业联盟也是全球首家3D打印技术产业联盟。
中国3D打印技术产业联盟的一位工作人员表示，3D打印技术将会在汽车及零部件制造领域得到较大发展。如前所指，目前3D打印设备所使用的原材料并不局限于树脂或工程塑料，金属材质同样可以进行3D打印，快速成型。目前，国内已有汽车零部件企业通过3D打印技术制作了缸体、缸盖、变速器齿轮等产品。
3D打印技术产业联盟的工作人员称，目前3D打印的推广主要还受制于市场因素影响，很多企业仍然持观望态度。
为了拓展3D打印技术市场，目前中国3D打印技术产业联盟正在着手制订推广计划，汽车及零部件制造产业是3D打印技术的重点推广领域。中国3D打印技术产业联盟计划在3年时间内，将中国打造成为全球最大的3D打印技术应用国家，并首先在汽车领域进行推广。
在数字化制造技术方面，除了3D打印，这里还必须再提一下先进工业机器人技术在我国汽车制造业的推广应用。
习近平总书记在第十七次中国科学院和第十二次中国工程院院士大会上的报告着重指出：“‘机器人革命’有望成为‘第三次工业革命’的一个切入点和主要增长点，将影响全球制造业格局。”“国际上有舆论认为：机器人是‘制造业皇冠顶端的明珠’，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。机器人主要制造商和国家纷纷加紧布局、抢占技术和市场制高点”。“我国将成为机器人的最大市场，但我们的技术和制造能力能不能应对这场竞争？”
习总书记说：“我们不仅要把我国机器人水平提高上去，而且要尽可能多地占领市场。”
对先进机器人技术的推广应用，我国汽车业界应遵照习总书记的指示：“要审时度势，全盘考虑，抓紧谋划，扎实推进。”
根据设在德国的行业组织——国际机器人联合会（IFR）的数据，2025年中国购买了36560台工业机器人，较2025年增加了近60%，占全球销量的1/5，其购买量首次超过了精通技术的日本。
此外，加拿大ETS的机器人制造技术专家伊利安·博内夫表示，中国的机器人工程研究正在深入发展，但实际经验有限。他说：“谁来操作中国数以千计的工业机器人？只有极少数工程系学生在大学里有操作此类机器人的经验。”但即使如此，博内夫也认为，中国更重视促进机器人工业的发展，而不是人为地保留低学历职位。博内夫认为，短期来看，中国汽车行业将成为工业机器人的最主要用户，然后是半导体行业、电子设备行业和食品行业。
中国汽车工业协会常务副会长兼秘书长说：“中国汽车产业的规模非常大，全世界用于汽车制造的机器人有一半是用于中国汽车工业的生产制造。但目前中国汽车产业装备的国产化率仍旧比较低。我希望，中国汽车工业和相关行业能够共同致力于机器人技术的科技创新，形成中国机器人研发制造的能力体系，抢占机器人市场。”
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