3D打印在航天航空領域的應用主要是優化複雜零部件的結構，在保證性能的前提下，將複雜結構變換成簡單結構，從而起到減輕重量的效果。除此之外，3D打印技術越來越多的運用到跑車上。
就在上週，國外不少主流汽車媒體紛紛體驗了一臺由3D打印製造的超級跑車Czinger 21C。很多人或許沒有聽說過這個品牌，Czinger就像帕加尼、科尼賽克一樣，是一家專注於生產超級跑車的小廠，21C是它的首款車型。
雖然來頭不大，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937馬力的2.9T V8發動機，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後，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其售價昂貴，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
這個售價對於車迷來說看看就好，而我們更應該關注Czinger 21C是如何進入到“1秒俱樂部”的。這Czinger 21C強勁的加速性能與輕量化技術的應用有很大的關係，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、懸掛系統由3D打印鈦合金和鋁合金製成，連玻璃都是由3D打印製成，這使得Czinger 21C整備質量僅為1165kg。
3D打印不僅輕而且開發更快，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？人類若想設計出同樣強度的結構，至少需要三個星期的時間，而且設計出來的還是非常笨重的結構。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鬆地駕馭這臺狂暴的跑車。
Czinger的3D打印車間
什麼是3D打印？
看到這裡，很多人都驚歎3D打印技術是否有如此神奇，想必心中也有一些疑問：什麼是3D打印？3D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“增材製造”，被業內認為是人類第四次工業革命的主要推動技術。在工業領域應用最廣的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。因為這種製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“工業明珠”的五軸CNC機床
既然有增材製造，那就有減材製造和等材製造。像衝壓、鑄造、注塑就是典型的等材製造，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製造。從人類文明誕生以來，以澆鑄、雕刻為起源的等材製造和減材製造就是最為主流的製造方式，發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的加工方式，但其應用前景卻十分被看好。原因在於3D打印在工業加工領域的革命性突破，而等材製造和減材製造的傳統制造方式只能製造結構簡單的零件，但3D打印可以做出傳統制造方式無法完成的高複雜度零件。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，然後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製造強度更高、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正是發揮出了3D打印的這一大優勢。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。為什麼這麼說呢？3D打印與塑料件：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。3D打印與CNC加工：和CNC機加工比起來，3D打印又非常快並且便宜。3D打印這樣的特點，也為原型開發創造了極大便利。
3D打印助力原型開發
在傳統塑料零件的研發過程中，是先設計原型的圖紙，再用CNC加工出零件原型。反覆驗證確認零件尺寸後，再製造注塑模具，從而實現大批量生產。而在當下，3D打印憑藉更低的價格和更快的速度正在逐步替代CNC的原型製造工作。
3D打印的汽車大燈組
筆者從上海某家汽車塑料件供應商瞭解到，該公司以往都會採用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打印正在成為行業主流。相比CNC，該工藝可以有效幫助主機廠縮短新車開發時間，並節省開發資金。也就是說，雖然我們的買菜車上幾乎沒有3D打印零件，但在前期車型開發過程中已經離不開3D打印工藝。儘管如此，3D打印還不能完全替代傳統注塑工藝。
Czinger 21C懸掛組件上可以看到明顯的CNC二次加工痕跡
由於發展時間較短，3D打印的製造精度還相對較低，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。基於這些特點，3D打印在我們日常生活中應用得還比較侷限，大多用於文創、玩具、電子電器製造、汽車零部件的原型開發，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。
寫在最後：
3D打印的神奇之處數不勝數，3D打印技術還在不斷髮展中，並廣泛應用在我們的各行各業，如，教育，醫療，珠寶行業等等。
