一辆闪闪发光的蔚蓝色传奇跑车总能引人注目，但这辆车在本月初的底特律车展上却遇到了强劲的竞争对手，这就是橡树岭国家实验室的谢尔比 Cobra。
讴歌和福特推出了他们的新款超级跑车，而其他汽车制造商则展示了下一代混合动力汽车和电动汽车。高耸的哑光军用战车和闪亮卡车争夺着超过 80 万与会者的目光。
但在这次以汽车工业未来为主题的展览中，橡树岭 Cobra 这款 1967 年的经典车型，却成为了未来趋势的先兆。
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抛光的油漆和镀铬装饰掩盖了出自 3-D 打印机的车身，使得这款跑车因其自身的成功而黯然失色。
橡树岭制造系统组组长 Lonnie Love 说：“人们走过它，会说，‘我们不明白这是怎么回事’。”
直到 Love 在挡风玻璃上贴了一个标语，写着“是的，这是一辆 3D 打印汽车”，更多的人才停下来查看。
这个项目是一个概念验证，展示了增材制造在汽车工业中的潜力。打印机不是铣削掉一块金属，而是从下往上创建组件，从打印头逐层添加材料。
通过使用这些技术，汽车制造商可以缩短开发时间，减少生产周期的碳足迹，并为特定市场定制车辆。
Love 说：“我们着手开发能够真正突破打印汽车极限的技术。”
零件数量锐减，速度却丝毫不减
在六周的时间里，研究人员用碳纤维增强聚合物打印了 Cobra 的底盘和车身。虽然量产汽车可能有超过 20,000 个零件，但橡树岭跑车只有不到 70 个零件，重量约为 1,600 磅。
Love 说：“从字面上看，你可以在几天内安装一个全新的动力总成。就制造而言，整辆车的成本极其低廉。”他补充说，价格约为 14,000 美元。
虽然橡树岭谢尔比 Cobra 用 100 千瓦电动机的嗡嗡声取代了 V-8 发动机的轰鸣声，但它仍然可以烧胎，从零加速到 60 英里/小时不到五秒。电机、动力总成、制动器和车轮都是现成的。
福特汽车公司增材制造研究团队负责人 Ellen Lee 说：“橡树岭正在做的事情真的很令人兴奋，因为它向我们表明，我们可以将这项技术提升到更大的水平。” 她在谈到 Cobra 时说：“它真的很漂亮。”
汽车制造商在过去 30 年中一直在某种程度上使用增材制造技术，但打印主要局限于仅在设计和原型阶段使用的一次性零件。
Lee 说：“在今天，与注塑成型和冲压等制造工艺竞争真的很难。” 虽然生产车门、保险杠和底盘等零件的机器需要数月才能安装完成，并且耗资数百万美元，但它们可以在几秒钟内制造出组件，这对于以每分钟一辆车的速度生产 50 万辆汽车的工厂至关重要。
另一方面，增材制造每个零件可能需要数小时。还存在潜在的结构问题：零件是逐层打印的，因此它们可能可以承受一个方向的应力，但在以某种方式弯曲时会断裂。
更短的生产时间，更少的能源消耗
打印过程还会留下难看的扇形边缘。橡树岭 Cobra 需要大量的打磨和抛光才能与经典车型的曲线相匹配。
对于像福特这样的大型制造商来说，3-D 打印的价值更多地体现在汽车设计以及制造汽车所需的工具方面。
工程师可以进行有限的生产运行来测试零件的装配情况，修复问题并再次打印，而无需重组整个装配线。
福特公司的增材制造技术专家 Harold Sears 说：“通过在原型阶段使用这些技术，您可以在不更改工具的情况下迭代设计。”
这可以将产品周期从几年缩短到几个月，从而使新的汽车设计更快地进入高速公路。
此外，工程师可以使用 3-D 打印来制造工具本身，而不是与模具和冲压件竞争。Sears 解释说，用于制造特定型号汽车零件的许多工具都是用钢和铝铣削而成，这是一个昂贵、耗时且耗能的过程。对于原型车或限量生产的汽车来说，这是不必要的，并且会扩大生产线的能源足迹。
借助 3-D 打印机，工程师可以在数小时内开发定制工具，设计具有战略性放置的内部凹槽的组件，以减轻重量和材料用量，这对于传统机械加工工艺来说是不可能实现的。减少生产中的能源消耗为电动汽车和燃料电池汽车等清洁技术创造了更有利的环境足迹，缩短了环境回报时间。
然而，新的汽车制造商正在寻求进一步推进增材制造。3-D 打印研究公司 SmarTech Markets Publishing 的总裁 Lawrence Gasman 观察到，3-D 打印降低了汽车供应商和以较小规模制造汽车的公司的准入门槛。他说：“这将吸引更多的企业家进入这个行业。”
“微型工厂”降低成本
Local Motors 就是这样一家公司，总部位于亚利桑那州凤凰城。该公司在底特律车展的展厅中打印了自己的汽车 Strati。该公司的目标是在全国各地的“微型工厂”制造可定制的汽车。
Local Motors 的首席战略官 Justin Fishkin 说，他的兴趣来自于为关注气候变化的岛屿社区制造节能汽车。
他说：“我找不到世界上任何一家有兴趣制造 50,000 辆汽车的汽车制造商。对于他们来说，这个销量不够大。对我来说，这似乎已经很多汽车了，但它并没有触动他们的神经。”
该公司旨在利用众包设计，让购车者更好地控制自己的车辆。Fishkin 说，他设想的经销商类似于 Apple 商店，顾客走进商店，选择他或她在电脑上想要的功能，然后在第二天取走打印好的汽车。
这种方法使该公司能够在不同的清洁技术之间进行对冲。Fishkin 说：“我们通过这个数字平台正在做的事情是，我们允许消费者选择他们想要使用的燃料。”
在像东海岸这样电动汽车充电桩更普及的地区，顾客可以选择电动动力总成。在有加氢站的地区，买家可能想要燃料电池。其他人可能更喜欢汽油混合动力汽车。
通过使用 3-D 打印，Local Motors 可以适应所有这些选择，而无需为每个版本建造一个大型工厂。并且在每个地区都设有微型工厂的情况下，汽车的运输和交付费用会降低，从而减少其碳足迹。
当汽车被以旧换新时，Local Motors 可以回收它，并给顾客提供购买新车的信用额度。该公司已经在凤凰城和拉斯维加斯设有工厂，并计划在华盛顿特区和田纳西州诺克斯维尔附近建立工厂。
本月早些时候，奥巴马总统宣布田纳西大学将领导先进复合材料制造创新研究所，这是一个 2.59 亿美元的研究联盟，拥有 122 个成员，包括橡树岭、福特和 Local Motors（Greenwire，1 月 9 日）。目标是生产用于更轻型汽车、更坚固的风力涡轮机叶片和更便宜的储气罐的材料。
因此，根据橡树岭的 Love 的说法，人们对 3-D 打印的兴趣正在增长，科学技术也在迅速发展。
他说：“这是一枚正在发射的火箭。”
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