深评：从布加迪说起 3D打印如何减重？

  　　 最近网友有个问题：为什么讨论顶级超跑的时候总是默认布加迪不在讨论范围内？排名第一的回答是：因为它根本就不是顶级，它是超顶级。从0加速到400km/h，再减速至0，总共只需要41.96秒。油门一踩，直接开向人生巅峰的感觉。

  　　超跑对于车身的轻量化是非常看重的，几公斤都会影响性能的表现。但受限于传统制造技术，一些创新的结构和材料存在“设计得出却造不出”的问题，而3D打印技术可直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件。布加迪在Chiron(参数|询价)这款超跑上就采用了3D打印技术来实现减重。

  ●《深评问道》是什么？

  　　《深评问道》是汽车之家首个面向行业端用户打造的节目，特约汽车行业资深从业者执笔，独家解析／揭秘行业大事件。除了热闹表象，我们更想向您呈现对事物本质、因果以及未来可能性的探究和思考。

  　　本期行业评论员——张抗抗，清华大学汽车系博士，专注于电动汽车技术研究。曾任上汽乘用车功能安全工程师，现任北京紫晶立方科技有限公司联合创始人。

  30秒快速了解核心论点 ：

  　　1、凭借特种材料与特种结构的加工优势，金属3D打印已经在量产豪华超跑车型上的应用趋于成熟，可实现显著的轻量化效果。　　2、除了应用在千万元级的布加迪超跑之外，在百万元级的宝马i8上也有所应用，核心价值在于轻量化。　　3、金属3D打印所应用的量产车型若想进一步下探，需要等待3D打印技术进一步提高生产效率、降低生产成本。先进主机厂已启动相关预研项目，使公司研发人员提前了解下一代制造技术。　　

  　　话不多说，直接看下面视频。

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  　　据说布加迪Chiron的买家，平均有拥有42辆车，至少一架私人飞机，一艘游艇。Chiron每辆三四千万元的价格，对这些买家来说也算不上什么了。我是不是膨胀了，竟然敢写这个车了。人们对Chiron的印象主要是：加速特别快、极速特别高。实际上，Chiron还对两个事情情有独钟、孜孜不倦：

  ●减重：俗话说，马力大一匹，不如减十斤。Chiron的前代车型威航的马力重量比就低于1kg/hp，Super Sport版本又降低50kg，计划在SuperVeyron版本中再减重250kg。

  ●减速：布加迪一直强调刹车性能要更为出色，这也是为啥它每次都是演示加速-减速两个过程。

  　　『布加迪 Chiron』

  　　既在意减重、又在意刹车，于是布加迪Chiron就拿刹车卡钳开刀了！为啥减重非要3D打印？在保证性能的前提下，刹车卡钳的减重思路有两个：

  ●换材料：钢的强度虽高，但也很重，综合起来不如铝合金。比铝合金的强度/重量比更强的是谁呢？ 那就是钛合金了！ 但钛合金存在一个问题，那就是切削加工困难，抗磨性差，总之就是不好加工。

  ●换结构：现有的刹车卡钳结构，已经是千锤百炼的了，还有优化空间吗？那就是所谓的仿生设计了！在大名鼎鼎的Boston Dynamics机器人上，为了减重就使用了这种仿生设计方法。但仿生设计存在一个问题：那就是存在中空、复杂结构，切削、铸造等传统工艺很难加工。

  　　『Boston Dynamics机器人』

  　　可喜的是，换材料、换结构遇到的加工问题，3D打印都可以解决！金属3D打印最常用的技术是选区激光熔化，采用精细聚焦光斑快速熔化预置金属粉末，直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的零件，得到的制作致密度可达99%以上。直观理解，可以将SLM比喻为“逐层焊接技术”，只不过焊接的激光特别精确罢了！

  　　『闪瞎眼的钨极氩弧焊』

  　　一个实际打印过程的视频如下，有兴趣地可以看看。

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  『3D打印布加迪Chiron刹车卡钳』

  钛合金刹车卡钳的性能如何？

  　　就这样，耗时45小时，我们得到了一个3D打印钛合金刹车卡钳。从色泽上来看，钛合金与铝合金相似，看不出太大区别。从结构上看，可以明显地看出多处仿生设计结构。

  『布加迪3D打印钛合金刹车卡钳』

  　　这个刹车卡钳重量是2.9公斤，比原来的4.9公斤减重40%以上，效果显著。拉伸强度达1,250 N/mm^2，也就是每平方厘米可以承受12.5吨的重量。

  　　目前这个刹车卡钳还在测试之中，有望实装在2019年的Chiron上。下面是一个测试3D打印布加迪Chiron刹车卡钳的视频，将刹车盘烧得通红、火花四溅的画面，是真美啊！

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  　　那么刹车卡钳成本如何呢？不算设计测试费用，按20元/g的成本计算，2.9公斤就是5.8万元，4个刹车卡钳那就一辆凯美瑞下去了啊！还好，这是售价4000万元的豪华车，20万元可以接受。

  　　那么生产效率如何呢？从视频来看，使用的机器应该是德国棱曼激光科技公司的SLM 500设备，代表着世界最先进的水平！这家公司有多牛逼呢？这家公司的名字很直白：作为SLM技术的发明者，俺们就叫SLM Solutions AG。

  『SLM设备』

  　　尽管是最先进的3D打印技术了，一个刹车卡钳是45小时，4个刹车卡钳按200小时计算，差不多是半个月。也就是说，1年时间也只能生产20套刹车卡钳而已！而这个设备价格是千万元级别的。当然，如果多买几台，用于生产布加迪Chiron还是没问题的！

  　　有人说，为了减这么2公斤，有必要吗？实际上，熟悉布加迪的朋友都知道，Chiron的前任车型威航，当年就因为只能达到396km/h的极速，而迟迟不量产，估计再拖两年项目都要黄了！当时如果有3D打印钛合金的技术，哪还用费这个劲呢？

  『布加迪 威航』

  3D打印离汽车量产应用还有多远？

  　　好了，让我们回到现实。从布加迪Chiron的案例可以看出：3D打印可以突破加工工艺的束缚，从而实现更好的材料与更优化的结构。

  　　现在人们普遍关注的电动汽车，受制于续航问题，行业也指明了方向：疯狂堆电池是不环保、不实用、不可行的，必须围绕降低百公里电耗的目标，从优化能量效率与轻量化两个角度提高技术水平。

  『3D打印电动车』

  　　既然轻量化对电动汽车这么重要，那么不正是3D打印大显神威的机会吗？ 然而，上文我们也分析了，3D打印的高成本与低生产效率决定了，它目前只适用于产能低、价格高的超豪华车型。如果要进一步拓展3D打印在汽车量产制造的应用广度，则需要从投入产出的角度精确地衡量，计算出达到成本平衡点的产量，并通过一系列方法来提高这个阈值。关于这一点的探讨，我们下期拿一辆“不那么豪华的车”宝马i8来举例介绍。

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