深評(píng)：從布加迪說起 3D打印如何減重,？
[汽車之家 深評(píng)] 最近網(wǎng)友有個(gè)問題：為什么討論頂級(jí)超跑（hyper car）的時(shí)候總是默認(rèn)布加迪不在討論范圍內(nèi),？排名第一的回答是：因?yàn)樗揪筒皇琼敿?jí),，它是超頂級(jí),。從0加速到400km/h，再減速至0,，總共只需要41.96秒,。油門一踩，直接開向人生巔峰的感覺,。
超跑對(duì)于車身的輕量化是非�,？粗氐模瑤坠锒紩�(huì)影響性能的表現(xiàn),。但受限于傳統(tǒng)制造技術(shù),，一些創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)和材料存在“設(shè)計(jì)得出卻造不出”的問題,，而3D打印技術(shù)可直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件。布加迪在Chiron(參數(shù)|詢價(jià))這款超跑上就采用了3D打印技術(shù)來實(shí)現(xiàn)減重,。
●《深評(píng)問道》是什么,？
《深評(píng)問道》是汽車之家首個(gè)面向行業(yè)端用戶打造的節(jié)目，特約汽車行業(yè)資深從業(yè)者執(zhí)筆,，獨(dú)家解析／揭秘行業(yè)大事件,。除了熱鬧表象，我們更想向您呈現(xiàn)對(duì)事物本質(zhì),、因果以及未來可能性的探究和思考,。
本期行業(yè)評(píng)論員——張抗抗，清華大學(xué)汽車系博士,，專注于電動(dòng)汽車技術(shù)研究,。曾任上汽乘用車功能安全工程師，現(xiàn)任北京紫晶立方科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人,。
30秒快速了解核心論點(diǎn) ：
1,、憑借特種材料與特種結(jié)構(gòu)的加工優(yōu)勢，金屬3D打印已經(jīng)在量產(chǎn)豪華超跑車型上的應(yīng)用趨于成熟,，可實(shí)現(xiàn)顯著的輕量化效果,。
2、除了應(yīng)用在千萬元級(jí)的布加迪超跑之外,，在百萬元級(jí)的寶馬i8上也有所應(yīng)用,，核心價(jià)值在于輕量化。
3,、金屬3D打印所應(yīng)用的量產(chǎn)車型若想進(jìn)一步下探,，需要等待3D打印技術(shù)進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本,。先進(jìn)主機(jī)廠已啟動(dòng)相關(guān)預(yù)研項(xiàng)目,，使公司研發(fā)人員提前了解下一代制造技術(shù)�,！ �
話不多說,，直接看下面視頻。
據(jù)說布加迪Chiron的買家,，平均有擁有42輛車，至少一架私人飛機(jī),，一艘游艇,。Chiron每輛三四千萬元的價(jià)格，對(duì)這些買家來說也算不上什么了。我是不是膨脹了,，竟然敢寫這個(gè)車了,。人們對(duì)Chiron的印象主要是：加速特別快、極速特別高,。實(shí)際上,，Chiron還對(duì)兩個(gè)事情情有獨(dú)鐘、孜孜不倦：
●減重：俗話說,，馬力大一匹,，不如減十斤。Chiron的前代車型威航（Veyron）的馬力重量比就低于1kg/hp,，Super Sport版本又降低50kg，計(jì)劃在SuperVeyron版本中再減重250kg,。
●減速：布加迪一直強(qiáng)調(diào)剎車性能要更為出色,，這也是為啥它每次都是演示加速-減速兩個(gè)過程。
『布加迪 Chiron』
既在意減重,、又在意剎車,，于是布加迪Chiron就拿剎車卡鉗開刀了！為啥減重非要3D打�,�,？在保證性能的前提下，剎車卡鉗的減重思路有兩個(gè)：
●換材料：鋼的強(qiáng)度雖高,，但也很重,，綜合起來不如鋁合金。比鋁合金的強(qiáng)度/重量比更強(qiáng)的是誰呢,？ 那就是鈦合金了,！ 但鈦合金存在一個(gè)問題，那就是切削加工困難,，抗磨性差,，總之就是不好加工。
●換結(jié)構(gòu)：現(xiàn)有的剎車卡鉗結(jié)構(gòu),，已經(jīng)是千錘百煉的了,，還有優(yōu)化空間嗎？那就是所謂的仿生設(shè)計(jì)了,！在大名鼎鼎的Boston Dynamics機(jī)器人上（如下圖）,，為了減重就使用了這種仿生設(shè)計(jì)方法。但仿生設(shè)計(jì)存在一個(gè)問題：那就是存在中空,、復(fù)雜結(jié)構(gòu),，切削、鑄造等傳統(tǒng)工藝很難加工。
『Boston Dynamics機(jī)器人』
可喜的是,，換材料,、換結(jié)構(gòu)遇到的加工問題，3D打印都可以解決,！金屬3D打印最常用的技術(shù)是選區(qū)激光熔化（SLM,，Selective Laser Melting），采用精細(xì)聚焦光斑快速熔化預(yù)置金屬粉末,，直接獲得任意形狀以及具有完全冶金結(jié)合的零件,，得到的制作致密度可達(dá)99%以上。直觀理解,，可以將SLM比喻為“逐層焊接技術(shù)”,，只不過焊接的激光特別精確罷了！
『閃瞎眼的鎢極氬弧焊』
一個(gè)實(shí)際打印過程的視頻如下,，有興趣地可以看看,。
『3D打印布加迪Chiron剎車卡鉗』
鈦合金剎車卡鉗的性能如何,？
就這樣,，耗時(shí)45小時(shí)，我們得到了一個(gè)3D打印鈦合金剎車卡鉗,。從色澤上來看,，鈦合金與鋁合金相似，看不出太大區(qū)別,。從結(jié)構(gòu)上看,，可以明顯地看出多處仿生設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
『布加迪3D打印鈦合金剎車卡鉗』
這個(gè)剎車卡鉗重量是2.9公斤,，比原來的4.9公斤減重40%以上,，效果顯著。拉伸強(qiáng)度達(dá)1,250 N/mm^2,，也就是每平方厘米可以承受12.5噸的重量,。
目前這個(gè)剎車卡鉗還在測試之中，有望實(shí)裝在2019年的Chiron上,。下面是一個(gè)測試3D打印布加迪Chiron剎車卡鉗的視頻,，將剎車盤燒得通紅、火花四濺的畫面,，是真美�,。�
那么剎車卡鉗成本如何呢,？ 不算設(shè)計(jì)測試費(fèi)用,，按20元/g的成本計(jì)算，2.9公斤就是5.8萬元,，4個(gè)剎車卡鉗那就一輛凱美瑞下去了�,。∵�好,，這是售價(jià)4000萬元的豪華車,，20萬元可以接受。
那么生產(chǎn)效率如何呢,？從視頻來看,，使用的機(jī)器應(yīng)該是德國棱曼激光科技公司的SLM 500設(shè)備，代表著世界最先進(jìn)的水平,！這家公司有多牛逼呢,？這家公司的名字很直白：作為SLM技術(shù)的發(fā)明者，俺們就叫SLM Solutions AG,。
『SLM設(shè)備』
盡管是最先進(jìn)的3D打印技術(shù)了,，一個(gè)剎車卡鉗是45小時(shí)，4個(gè)剎車卡鉗按200小時(shí)計(jì)算,，差不多是半個(gè)月。也就是說,，1年時(shí)間也只能生產(chǎn)20套剎車卡鉗而已,！而這個(gè)設(shè)備價(jià)格是千萬元級(jí)別的。當(dāng)然,，如果多買幾臺(tái)，用于生產(chǎn)布加迪Chiron還是沒問題的,！
有人說,，為了減這么2公斤,，有必要嗎？實(shí)際上,，熟悉布加迪的朋友都知道,，Chiron的前任車型威航,，當(dāng)年就因?yàn)橹荒苓_(dá)到396km/h的極速,，而遲遲不量產(chǎn),，估計(jì)再拖兩年項(xiàng)目都要黃了,！當(dāng)時(shí)如果有3D打印鈦合金的技術(shù),，哪還用費(fèi)這個(gè)勁呢,？
『布加迪 威航』
3D打印離汽車量產(chǎn)應(yīng)用還有多遠(yuǎn)？
好了,，讓我們回到現(xiàn)實(shí),。從布加迪Chiron的案例可以看出：3D打印可以突破加工工藝的束縛,，從而實(shí)現(xiàn)更好的材料與更優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在人們普遍關(guān)注的電動(dòng)汽車,，受制于續(xù)航問題,，行業(yè)也指明了方向：瘋狂堆電池是不環(huán)保,、不實(shí)用、不可行的,，必須圍繞降低百公里電耗的目標(biāo)，從優(yōu)化能量效率與輕量化兩個(gè)角度提高技術(shù)水平,。
『3D打印電動(dòng)車』
既然輕量化對(duì)電動(dòng)汽車這么重要，那么不正是3D打印大顯神威的機(jī)會(huì)嗎,？ 然而，上文我們也分析了,，3D打印的高成本與低生產(chǎn)效率決定了,，它目前只適用于產(chǎn)能低、價(jià)格高的超豪華車型,。如果要進(jìn)一步拓展3D打印在汽車量產(chǎn)制造的應(yīng)用廣度,，則需要從投入產(chǎn)出的角度精確地衡量,，計(jì)算出達(dá)到成本平衡點(diǎn)的產(chǎn)量,，并通過一系列方法來提高這個(gè)閾值。關(guān)于這一點(diǎn)的探討,，我們下期拿一輛“不那么豪華的車”寶馬i8來舉例介紹,。（文/汽車之家行業(yè)評(píng)論員 張抗抗）
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