一輛閃閃發光的蔚藍色傳奇跑車總能引人注目，但這輛車在本月初的底特律車展上卻遇到了強勁的競爭對手，這就是橡樹嶺國家實驗室的謝爾比 Cobra。
謳歌和福特推出了他們的新款超級跑車，而其他汽車製造商則展示了下一代混合動力汽車和電動汽車。高聳的啞光軍用戰車和閃亮卡車爭奪著超過 80 萬與會者的目光。
但在這次以汽車工業未來為主題的展覽中，橡樹嶺 Cobra 這款 1967 年的經典車型，卻成為了未來趨勢的先兆。
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拋光的油漆和鍍鉻裝飾掩蓋了出自 3-D 印表機的車身，使得這款跑車因其自身的成功而黯然失色。
橡樹嶺製造系統組組長 Lonnie Love 說：“人們走過它，會說，‘我們不明白這是怎麼回事’。”
直到 Love 在擋風玻璃上貼了一個標語，寫著“是的，這是一輛 3D 列印汽車”，更多的人才停下來檢視。
這個專案是一個概念驗證，展示了增材製造在汽車工業中的潛力。印表機不是銑削掉一塊金屬，而是從下往上建立元件，從列印頭逐層新增材料。
透過使用這些技術，汽車製造商可以縮短開發時間，減少生產週期的碳足跡，併為特定市場定製車輛。
Love 說：“我們著手開發能夠真正突破列印汽車極限的技術。”
零件數量銳減，速度卻絲毫不減
在六週的時間裡，研究人員用碳纖維增強聚合物列印了 Cobra 的底盤和車身。雖然量產汽車可能有超過 20,000 個零件，但橡樹嶺跑車只有不到 70 個零件，重量約為 1,600 磅。
Love 說：“從字面上看，你可以在幾天內安裝一個全新的動力總成。就製造而言，整輛車的成本極其低廉。”他補充說，價格約為 14,000 美元。
雖然橡樹嶺謝爾比 Cobra 用 100 千瓦電動機的嗡嗡聲取代了 V-8 發動機的轟鳴聲，但它仍然可以燒胎，從零加速到 60 英里/小時不到五秒。電機、動力總成、制動器和車輪都是現成的。
福特汽車公司增材製造研究團隊負責人 Ellen Lee 說：“橡樹嶺正在做的事情真的很令人興奮，因為它向我們表明，我們可以將這項技術提升到更大的水平。” 她在談到 Cobra 時說：“它真的很漂亮。”
汽車製造商在過去 30 年中一直在某種程度上使用增材製造技術，但列印主要侷限於僅在設計和原型階段使用的一次性零件。
Lee 說：“在今天，與注塑成型和衝壓等製造工藝競爭真的很難。” 雖然生產車門、保險槓和底盤等零件的機器需要數月才能安裝完成，並且耗資數百萬美元，但它們可以在幾秒鐘內製造出元件，這對於以每分鐘一輛車的速度生產 50 萬輛汽車的工廠至關重要。
另一方面，增材製造每個零件可能需要數小時。還存在潛在的結構問題：零件是逐層列印的，因此它們可能可以承受一個方向的應力，但在以某種方式彎曲時會斷裂。
更短的生產時間，更少的能源消耗
列印過程還會留下難看的扇形邊緣。橡樹嶺 Cobra 需要大量的打磨和拋光才能與經典車型的曲線相匹配。
對於像福特這樣的大型製造商來說，3-D 列印的價值更多地體現在汽車設計以及製造汽車所需的工具方面。
工程師可以進行有限的生產執行來測試零件的裝配情況，修復問題並再次列印，而無需重組整個裝配線。
福特公司的增材製造技術專家 Harold Sears 說：“透過在原型階段使用這些技術，您可以在不更改工具的情況下迭代設計。”
這可以將產品週期從幾年縮短到幾個月，從而使新的汽車設計更快地進入高速公路。
此外，工程師可以使用 3-D 列印來製造工具本身，而不是與模具和衝壓件競爭。Sears 解釋說，用於製造特定型號汽車零件的許多工具都是用鋼和鋁銑削而成，這是一個昂貴、耗時且耗能的過程。對於原型車或限量生產的汽車來說，這是不必要的，並且會擴大生產線的能源足跡。
藉助 3-D 印表機，工程師可以在數小時內開發定製工具，設計具有戰略性放置的內部凹槽的元件，以減輕重量和材料用量，這對於傳統機械加工工藝來說是不可能實現的。減少生產中的能源消耗為電動汽車和燃料電池汽車等清潔技術創造了更有利的環境足跡，縮短了環境回報時間。
然而，新的汽車製造商正在尋求進一步推進增材製造。3-D 列印研究公司 SmarTech Markets Publishing 的總裁 Lawrence Gasman 觀察到，3-D 列印降低了汽車供應商和以較小規模製造汽車的公司的准入門檻。他說：“這將吸引更多的企業家進入這個行業。”
“微型工廠”降低成本
Local Motors 就是這樣一家公司，總部位於亞利桑那州鳳凰城。該公司在底特律車展的展廳中列印了自己的汽車 Strati。該公司的目標是在全國各地的“微型工廠”製造可定製的汽車。
Local Motors 的首席戰略官 Justin Fishkin 說，他的興趣來自於為關注氣候變化的島嶼社群製造節能汽車。
他說：“我找不到世界上任何一家有興趣製造 50,000 輛汽車的汽車製造商。對於他們來說，這個銷量不夠大。對我來說，這似乎已經很多汽車了，但它並沒有觸動他們的神經。”
該公司旨在利用眾包設計，讓購車者更好地控制自己的車輛。Fishkin 說，他設想的經銷商類似於 Apple 商店，顧客走進商店，選擇他或她在電腦上想要的功能，然後在第二天取走列印好的汽車。
這種方法使該公司能夠在不同的清潔技術之間進行對沖。Fishkin 說：“我們透過這個數字平臺正在做的事情是，我們允許消費者選擇他們想要使用的燃料。”
在像東海岸這樣電動汽車充電樁更普及的地區，顧客可以選擇電動動力總成。在有加氫站的地區，買家可能想要燃料電池。其他人可能更喜歡汽油混合動力汽車。
透過使用 3-D 列印，Local Motors 可以適應所有這些選擇，而無需為每個版本建造一個大型工廠。並且在每個地區都設有微型工廠的情況下，汽車的運輸和交付費用會降低，從而減少其碳足跡。
當汽車被以舊換新時，Local Motors 可以回收它，並給顧客提供購買新車的信用額度。該公司已經在鳳凰城和拉斯維加斯設有工廠，並計劃在華盛頓特區和田納西州諾克斯維爾附近建立工廠。
本月早些時候，奧巴馬總統宣佈田納西大學將領導先進複合材料製造創新研究所，這是一個 2.59 億美元的研究聯盟，擁有 122 個成員，包括橡樹嶺、福特和 Local Motors（Greenwire，1 月 9 日）。目標是生產用於更輕型汽車、更堅固的風力渦輪機葉片和更便宜的儲氣罐的材料。
因此，根據橡樹嶺的 Love 的說法，人們對 3-D 列印的興趣正在增長，科學技術也在迅速發展。
他說：“這是一枚正在發射的火箭。”
經 Environment & Energy Publishing, LLC 許可，轉載自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500