近年来，随着“工业4.0”概念的引入，3D打印技术在汽车制造领域有了越来越多的应用。随着3D打印技术的不断成熟，可能在未来某天人们可以坐上基于3D打印技术生产的汽车。

1 何谓3D打印

3D打印技术是一种以数字模型为基础的新兴制造技术。它采用一种层层堆叠的方式来制造物体，与传统的减材制造技术不同。减材加工主要采用车、铣、刨、磨、钻等方式完成多余材料的去除，而3D打印技术是通过增加材料来形成物体。3D打印技术也是众多快速成型技术中的一种，被称为增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的先进技术。

3D打印主要基于三个关键技术：数字建模、材料科学和快速制造技术。数字建模是指使用计算机辅助设计软件（CAD）创建数字模型，材料科学是指开发各种类型的材料以适应不同的3D打印应用，快速制造技术是指使用3D打印机将数字模型转化为物理对象。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，其实，它和普通打印机的工作原理基本相同，只是它们用的打印材料不一样，比如普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机里面装的是金属、陶瓷、塑料、砂等实实在在的原材料，和电脑连接之后，通过电脑控制把打印材料一层层叠加起来，这样就能把计算机上的蓝图变成实物。

2 发展历程回顾

在3D打印技术众多的应用领域中，汽车行业是3D打印技术最早的应用领域之一。

2010年11月，世界第一辆3D打印汽车问世，这是由美国JimKor团队研发的采用3D打印技术制造的6︰1模型车，名叫Urbee。2013年初第一台原型车Urbee2诞生，其一半以上的零件是由3D打印的。

2014年10月29日，在芝加哥举行的国际制造技术展览会上，美国亚利桑那州的Local Motors汽车公司现场演示世界上第一款3D打印电动汽车的制造过程。这款电动汽车名为“Strati”，整个制造过程仅用了45个小时。Strati采用一体成型车身，最大速度可达每小时64公里，一次充电可行驶190到240公里。Strati只有49个零部件，动力传动系统、悬架、电池、轮胎、车轮、线路、电动马达和挡风玻璃采用传统技术制造，包括底盘、仪表板、座椅和车身在内的余下部件均由3D打印机打印，所用材料为碳纤维增强热塑性塑料。

2015年，美国旧金山的Divergent Microfactories(DM)公司推出了世界上首款3D打印超级跑车“刀锋(Blade)”。此款车由一系列铝制“节点”和碳纤维管材拼插相连组装成汽车底盘。

同年3月24日，国内首台3D打印概念汽车在海南三亚发布。这辆概念汽车由三亚思海三维技术有限公司开发研制，车身外壳部分用3D打印而成，重约500公斤，其余为组装配件，通过电力驱动。从设计到组装完成耗时一个月，其中3D打印阶段仅耗时5天。

2019年，大众发布在大众汽车上使用惠普金属3D打印技术的计划。大众成立了加州创新与工程中心（IECC），推出了一款集成3D打印的独特概念车，并宣布与GKN 和惠普一起在HP Metal Jet上生产了 10000个金属零件。

2020年，加利福尼亚汽车初创公司Czinger Vehicles推出3D打印制造的czinger21c超级跑车,此车搭载一台2.9升V8双涡轮增压引擎,可迸发出950匹马力,最高转速可达11000转,零百加速仅需1.9秒, 成为全球最快的跑车。

2023年6月，宝马透露，正计划开发一款创新的3D打印桶形座椅，已向德国专利商标局提交了名为“组件增材制造工艺”的专利申请

3 优势与不足 

3D打印技术是一项革命性的技术，以快速、灵活的特点，正逐步应用于汽车行业等多个领域。

3D打印技术可以实现按需生产和个性化定制，满足消费者多样化的需求。与传统汽车制造工艺相比，它在小批量生产和个性化定制等方面具有一定优势。

3D打印技术还可以为汽车设计带来更多的自由度和创新空间。通过3D打印技术，设计师能够在设计过程中进行迅速的设计迭代和改进，提高产品的创新性。通过3D打印技术，设计师可以将复杂的形状通过数字建模直接转化为实际的零件，从而实现更加复杂、轻量化和优化的设计。3D打印技术还提供了更多的材料选择和工艺创新。通过3D打印技术，可以使用更多的新型材料和复合材料，如碳纤维、陶瓷、生物材料等。这些材料可以为汽车设计带来更大的创新和提升。

此外，3D打印技术还可以实现多种工艺的组合，如材料混合打印、多材料打印和温控打印等，进一步提高了汽车设计和制造的多样性和灵活性。

虽然3D打印技术在汽车行业设计领域具有一定优势，但该技术到目前为止并未在汽车批量化制造领域得到广泛应用。主要原因：一是当前的3D打印设备和工艺仍无法满足高速、高质量和大规模生产的需求。二是3D打印所用的材料种类和性能仍相对有限。三是3D打印技术的质量和性能仍需要进一步改进和验证。3D打印设备和材料的成本仍然较高，也限制了其难以大规模应用。

综上所述，应该客观评价3D打印技术的发展与应用，作为一种新兴的科学技术，3D打印在特定条件下有一定的优势，也存在缺陷与不足，我们应该做的是尽可能的发挥其长处，在生产中取得更高的效益。

4 未来发展趋势

电动汽车的快速发展有利于3D打印技术在汽车行业的应用。未来几年电动汽车的开发周期非常紧张，而3D打印在研发阶段，具有快速制造各种原型的优势。此外，3D打印的零件可以充分进行拓扑优化，或者直接采用参数化的生成式设计，可以制造出性能更优，重量更轻的零件。还能将多个零件合并为一个一体的部件，减少了安装步骤。因此，总的来说，3D打印在汽车行业将有较好的发展前景。

来自3dpbm发布的《汽车行业3D打印白皮书》的预测：车身部件3D打印市场规模，2026年为3.24亿美元，2030年为6.5亿美元；3D打印汽车电子部件的市场规模，2026年为18.5亿美元，2030年为30亿美元；3D打印汽车内饰的市场规模，2026年为33亿美元，2030年为55亿美元；3D打印汽车动力部件的市场规模，2026年为45亿美元，2030年为70亿美元。

另据Market Research Future（MRFR）的一份综合研究报告显示，全球汽车3D打印市场将从2022年的23.7亿美元增长到2023年的30亿美元，复合年增长率 (CAGR) 为 26.5%。到2027年，3D打印在汽车行业的市场价值将达316.6亿元，复合年增长率将达28.72%。

可以相信，随着技术、材料以及打印速度的进一步突破，3D打印技术在汽车制造领域的实际应用将会越来越多，而业内对于3D打印技术在汽车领域的探讨也将不断深入下去。

5 影响中国汽车几何

3D打印技术虽然发展的时间不长，但发展速度较快，在汽车制造业中的应用也逐渐增多，这种形势会对中国的汽车制造业带来哪些影响？

电动汽车时代为中国3D打印带来机遇，近几年来，我国电动汽车发展迅猛，市场份额占全球总量的50%以上，居国际领先地位。在新能源汽车跨越式发展的同时，汽车用户对定制化生产的需求更高，传统生产线出来的车辆很难达到定制化要求，但3D打印可以轻松实现高柔性和高复杂性的生产，拥有无与伦比的灵活性，极为适合车辆不同设计风格与功能的个性化定制。在追求个性的年轻消费群体占据汽车市场的当下，3D打印技术在个性化产品的直接研发制造上或将大有所为。

然而，梦想是丰满的，现实则还略显骨感。3D打印技术如何在汽车领域进一步突破？业内人士指出，在全球“净零”目标下，扩大高效节能电动机绿色供给、拓展高效节能电动机产业链、加快高效节能电动机推广应用，以及推进电动机系统智能化、数字化提升，将是“十四五”时期重点工作，其中电动机能效提升将是大势所趋，而3D打印电动机极有可能成为3D打印在汽车产业中的重要应用技术的突破口。

6 小结

作为一项新兴技术， 3D打印在中国汽车制造领域的应用方兴未艾，有着光明的发展前景和较大的商业价值。中国汽车企业应把握机遇、扬长避短、积极应对，加强新技术的研发与应用，助力汽车产业的转型升级。