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造车新势力为什么每家一台Raise3D ——浅谈3D打印在汽车行业的发展

2022-03-15 14:41:27来源:中关村在线栏目:手机

引言:汽车厂商对新能源汽车的布局早已经开始,包括以北汽、比亚迪、吉利、长安为代表的传统车企,也包括以蔚来、威马、小鹏为代表的造车新势力。这个行业的发展速度完全超出了我们的想象,2020年我国新能源汽车跨过5%占比的临界点后进入成长期,这是整个行业增长最快的时期,也是车企必须把握住的关键时期。值得注意的是,

3d打印推动新能源汽车发展,也出现越来越多的新能源车企正在采用3D打印技术来加快产品上市。Raise3D中国区市场总监裴梁超受到3D打印技术参考邀请,介绍新能源汽车企业对3D打印技术的迫切需求,以下为正文部分。

在进入3D打印行业之前,我在新能源汽车行业折腾过一段时间,见证了当时的动力电池第一股A123的王朝兴替。当时A123公司的创始人之一的RicFulop,在第二次创业中成立了DesktopMetal,也许这也是为什么今天DM在汽车行业能获得不少订单的原因之一。我于2014年进入3D打印行业,一年半前加入Raise3D,也看着Raise3D这两年陆续有不少汽车行业特别是造车新势力的客户。3D打印技术参考一直希望我能谈谈FDM/FFF3d打印在新能源汽车领域的应用的不同之处,挤牙膏一样的历程终于写完了这篇稿子。

DTC(直接面向客户)模式下的新需求

相比传统汽车,我发现新能源汽车成立了一个非常有意思的新需求部门——售后业务部门,其中包括Tesla的超级工厂。这种转变主要是因新能源汽车所普遍采用的DTC(Direct-to-Customer直接面向客户)的销售模式而产生。而传统整车企业一般是面向经销商,即4S店进行销售,4S店铺再向个人车主提供整车销售和售后服务。而由于新能源汽车的维护和售后保养较为简单,将原有的4S拆成了2S+2S模式,即将整车销售和售后维保分拆成为两个部分,售后维保通过上门或者远程进行支持,整车销售则可以放在人流更密集的大型商超内开设直营店铺,从而大幅拉近了整车厂商与终端用户之间的距离。

图 |蔚来汽车NIOHouse (牛屋)是链接用户的重要桥梁

(图片来源:蔚来汽车)

没有了经销商体系,电动汽车的定价就可以更为灵活,但是由于需要做到面向客户的端到端,Onefor all,Allforone,直营店作为前台会向售后中台提出支持需求,其中包括直营店中可能需要的一些工装夹具、备件,也会由售后部门进行协调生产并根据需求提供小批量、多批次、灵活的产品供应。这几点毫无疑问是3D打印的强项,通过数字备件和3D打印技术,这些时间我们正在验证这种可能性的逐步实现。

图 |特斯拉使用E23D打印机制作的贴标原型

对于研发速度要求更为苛刻

我们明显能看到新能源汽车的上市时间比传统汽车快很多,比如国内头部造车新势力的蔚来,做ES8从设计到上市一共是3年时间,小鹏P7则更为夸张,只用了2年时间。因此,在研发阶段,各个厂商都在赶进度,要追赶上市时间,研发的各个环节都需要尽量压缩时长。外包CNC加工一般需要2-3周左右的时间,另外大部分新能源汽车厂商设计迭代需求较快,往往中间就已经有一些设计改动,同时由于新车具有保密属性,因此很多OEM最终选择自己购买3D打印机In-House的进行生产制作原型,这也是3D打印在新能源汽车领域的核心应用。

图 |传统设计开发到投产一辆全新汽车大概需要4-5年时间

(图片来源:知乎答主郑迅)

关于新能源汽车企业的In-house模式,有两个客户令我印象深刻。

第一个案例是国内某厂的子品牌客户,当时他们正在在筹备阶段,请我去做提案。客户希望打印速度能够更快一点,所以倾向于购买SLA打印机,但当我看了他们的工作环境后,发现如果采用SLA打印机的话,他们将会面临两大挑战:

1.废液处理问题:含有树脂的溶液是应该寻找当地的污水处理机构进行回收处理的,对于国内某大厂来说环保是一个不容忽视的问题。这个步骤不仅会产生额外的成本,还会让后处理流程变得更繁复。

员工健康问题:SLA打印机使用的光敏树脂会影响人体健康。当时客户打算将3D打印机放和工作人员放在同一个办公室里,并且不做区隔,我听说后非常生气,那是我第一次跟客户发火。因为这样的做法完全没有顾及到工作人员的健康问题,尤其是研发人员中还包括了一名孕妇。

在了解了客户的需求和工作环境后,我跟他们推荐了使用更方便的FDM/FFFRaise3D双喷头3D打印机——Pro2系列和E2。首先,FDM/FFF打印机不会产生不符合标准的废液,就算是使用了如BVOH的水溶性支撑,产生的废液在经过一定比例稀释后,也是可以直接可以倒入城市下水道的。其次就是打印材料对人体健康的影响方面,大部分FDM/FFF的耗材都没有毒性,不会产生有害气体,也比较符合当时那位客户的工作环境。

图 |使用BVOH水溶性支撑后的废水可直接排入城市下水道

第二个案例来自小鹏汽车,他们对3D打印机的了解程度以及灵活运用让我十分佩服。在我去拜访时,发现他们已经购买了一台进口的工业级FDM/FFF设备。当时我很震惊,因为照理来说,已经拥有一台这么昂贵的,又是国际大品牌的机器了,为什么还要再添置相同技术的桌面级3D打印机?

在和客户的交谈中,他们告诉我,添购Pro2Plus最主要的原因在于现有的工业级3D打印机使用的灵活度不够高:首先,由于机器太大,需要固定放在一个办公室,研发人员需要跑来跑去的去进行打印工作;其次,机器的启动准备至少有5个步骤,最长需要40分钟的时间;最后,是机器不支持第三方耗材,只能兼容品牌方的材料,打印成本较高,可拓展性不足。这些综合因素让他们想要添置使用更灵活的打印机,以满足他们追赶研发进度的需求。

而Pro2Plus刚好可以弥补这方面的需求:首先,机器可以灵活的放置在各个空间,甚至是研发人员的手边。而且,即便是桌面级的机器,也可以满足大尺寸样件的打印需求;其次,机器的启动准备更简洁,只有3个步骤,在打印PLA这些基础材料时,最短只需要5分钟就可以准备完毕开始打印;最后,也是非常吸引小鹏的一点,那就是Pro2Plus可以兼容第三方材料,这样他们可以更灵活的去选择耗材的类型以及品牌,灵活地调整打印预算。

再添置了Pro2Plus后,桌面级和工业级的3D打印机可以相互配合,将各自的优势更好的发挥出来,推进小鹏的研发更顺畅的进行。小鹏的案例也印证了我一直以来的观点:没有一台3D打印机可以同时满足所有的需求。但是,可以通过取长补短的方式让In-house生产模式更完善。

围绕电池包及相关结构的开发

除了常规的研发和创新的售后应用之外,新能源汽车企业还会利用3D打印应用在汽车电池包的相关的结构设计和最终使用。关于这一点,我们一般会给客户的推荐方案是先使用FDM/FFF打印机进行产品的开发和制作,然后再用SLS或者MJF进行直接生产,利用不同的3D打印技术优势,将提升新能源汽车的小批量生产效率。

图 |Raise3D加拿大客户利用Pro2打印机,制作的电池托盘适配的原型

2021年初,大家都猜测2021是新能源汽车能够增长的一年,但是没有人会想到销量增长会超过一倍有余。根据罗兰贝格的调研数据,中国顶级汽车的消费年龄在35岁,比德国小了25岁。95后乃至Z世代逐渐成为车市上的主力购买群体,对于新能源汽车的接受度,年轻一代的接受度毫无疑问会更高。传统汽车自2018年以来已经是三年每年平均下降4%的销量也可见一斑。

当新能源汽车的大潮来临的时候,3D打印无疑是推动新能源汽车发展,实现快速创新,小批量生产的最佳工具之一。无论是由桌面级3D打印机带来的快速创新和敏捷开发,工业级技术带来的装配和试产,或者是使用打印服务外包进行的批量生产,都在这个市场有各自的机会。

标签: 3D打印

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