汽车整车制造商正将注意力转向电动汽车，增材制造的固有能力使其自然适合电动汽车生产

据爱迪生电气研究所称，不仅电动汽车的销量预计在未来十年内每年将超过 350 万辆，而且还将投资超过 26 亿美元用于确保基础设施的建设，从而使消费者能够大规模采用电动汽车。此外，它预测到 2023 年可用的全电动车型数量将增加近 3 倍。

工业 3D 打印或增材制造 (AM) 也显示出类似的增长，从主要的原型技术转变为广泛接受的生产工具。最近的报告估计，到 2027 年，全球 AM 市场将增长 14.4%，估值为 267 亿美元。

随着汽车原始设备制造商将注意力转向电动汽车的开发，增材制造工艺的固有能力使其自然适合支持电动汽车生产——现在是汽车行业实现这一转变的时候了。

AM 如何帮助电动汽车生产

增材制造至少可以通过四种方式为电动汽车的制造做出贡献：

1) 轻量化有助于延长电池寿命

多年来，轻量化一直是汽车行业的热门话题，随着电动汽车的发展，轻量化将变得更加重要。虽然电动汽车在没有内燃机的情况下已经更轻了，但任何减轻的重量或改善车轴上的重量分布都有助于延长电池寿命。然而，关键是在不牺牲零件质量或安全性的情况下制造重量更轻的车辆，而这正是 3D 打印可以提供帮助的地方。

增材制造是一个真正的数字化、以设计为中心的过程，可以实现更高水平的定制和创建传统制造技术无法实现的复杂结构。例如，使用自然界中常见的有机几何形状重新设计零件，可以消除零件中的材料——减轻车辆的重量——同时保持（有时是提高）安全所需的结构完整性。

AM 还提供了将多个组件压缩成一个需要较少或无需组装的实心部件的能力。制造商无需将多个零件安装或焊接在一起，从而在设计中产生结构上的薄弱点，制造商可以创建单个 3D 打印组件，该组件在物理上更坚固且重量更轻。

2）更多的材料选择和更好的散热能力 

工业 3D 打印有时会因为可供打印的材料选择有限而受到打击。这是不正确的。事实上，3D 打印材料的选择——尤其是聚合物——在过去几年中显着扩大，并继续快速增长。还可以配制具有特定用途所需的特定机械性能的定制材料。

增材制造材料的大量供应为汽车制造商打开了使用聚合物代替金属制造某些部件的大门，从而在不牺牲强度、质量或安全性的情况下进一步减轻重量。同时，增材制造材料的热性能改变了电动汽车的游戏规则。

增材制造外壳和热交换器有助于温度调节，以较低程度的机械工作和更快的开发周期提供高性能。例如，阻燃聚酰胺和通过 GmbH 认证的 Blue Card 塑料非常适合对电池或电子设备周围使用有阻燃要求的应用。

3)小批量生产的价值更高，上市速度更快

尽管原始设备制造商承诺加快电动汽车的开发和生产，但这种转变不会在一夜之间发生。随着电动汽车变得更加突出和采用速度加快，整个汽车行业和消费者可能会出现重要的过渡期。

随着需求的降低，使用 3D 打印比注塑成型等传统技术的价值变得更大。 AM的最佳配置点通常是少于10万个零件。任何低于这一临界值的生产水平，通过增材制造通常都更经济，而任何高于这一数字的生产都对传统技术有意义。

请记住，这不是硬性规定。设计的复杂性、使用的材料以及工业 3D 打印机不断发展的功能都会影响生产的经济性。

另一个伟大的未来是，随着 EV 产量的增加，AM 机器的生产力应该会随之提高。今天，在小批量生产中，AM 胜出。五年后，借助 LPF 等技术，使用 AM 提高产量可能更具成本效益。

增材制造也不需要繁琐的工具或模具修改，因此消除了生产转换的时间和成本。在传统制造进行一次迭代所需的时间内，通过将修改后的 CAD 文件发送到计算机并进行打印，工业 3D 打印可以进行 20 多次迭代。 

4）备件和数字仓库将有助于提高电动汽车的生产

使用 AM，制造商可以更好地将物理供应链与数字线程连接起来，从而更有效地管理产品从概念到生命周期的结束。只需发送一个文件，就可以将生产分配到具有数字制造系统的任何地点，从而实现更高效和可持续的供应链。 

原始设备制造商 (OEM) 还可以在存放备件时消除成本高昂的仓储和库存，用按需打印的数字孪生代替它们。在高需求阶段优化传统制造的零件设计是另一个好处，允许将同一零件的增材优化文件作为备用 3D 打印。 

然而，最值得注意的是电动汽车领域的新玩家数量之多。这些新进入者没有 100 年来的供应链来束缚他们。与此同时，传统汽车制造商面临着历史上从未发生过的新挑战。这两种情况都使供应链从 AM 开始。与集成电路供应链相比，这将使未来的电动汽车供应链比我们想象的任何东西都更加敏捷。

启动并运行 3D 打印

每个组织都是独一无二的，在实施和利用增材制造方面会有不同的旅程。但是，企业需要解决一些常见问题，才能成功实现“AM 就绪”。

专注于渐进式创新：引入 3D 打印是一种全面的数字化转型，并不像购买打印机和拨动开关那么容易。要成功整合它，不要寻求创造最新的或改变世界的创新。从小处着手，查看可以通过 AM 优化并带来最大价值的当前产品或流程。 建立内部知识：在任何生产发生之前就开始努力实施 3D 打印功能。充分探索技术意味着深入了解将影响每个部门和工作流程的痛点和解决方案。此过程的一部分意味着确保整个组织的人员对 AM 有深入的了解，并且可以流畅地协同工作。

领导力支持：每个 AM 战略都涉及对设计过程、制造理念以及完整的供应链和价值链的端到端重新评估。这种重新思考得到了整个组织的支持，包括能够支持这些努力的高管。  

超越单件成本：通过查看周围的整个价值结构来量化 3D 打印的成本优势。乍一看，其他储蓄通常更具挑战性，但从长远来看更经济。例如，考虑整体包装是否使产品在性能上更具竞争力、减少浪费或简化供应链。 

在整个组织中扩展：增材制造是一种敏捷技术，旨在快速移动和快速扩展。第一个应用程序可能是适度的，但这项前期工作有助于后续迭代更顺畅、更快地进行。 

增材制造是世界上唯一的全数字化制造工艺，可以提高工厂的灵活性并以更具成本效益的方式生产需求较低的零件。因此，现在是原始设备制造商过渡到增材制造以推进电动汽车的开发和采用的时候了。而且，虽然过程很复杂，但技术更好，而且过程比以往任何时候都更容易集成。