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據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)加州車輪制造商HRE發(fā)明了一種3D打印車輪，專為邁凱倫P1設(shè)計(jì)。這種車輪通過(guò)減重，使車輛跑得更快。

據(jù)悉，這是HRE打造的第二代3D打印概念車輪，車輪由一個(gè)碳纖維槍管及鈦合金輪輻組成，單個(gè)車輪重量約為9kg。邁凱倫P1配置這種輕量化車輪后，加速會(huì)變得更快。

在超跑車輪的制作過(guò)程中，HRE采取了兩種3D打印工藝，一種是直接金屬激光熔融工藝，采用激光器融化超細(xì)鈦合金粉末，逐層構(gòu)建鈦合金熔融層，進(jìn)而打造精細(xì)顆粒層，形成成品車輪。另一種是電子束熔煉工藝，采用一束電子進(jìn)行加熱，在真空容器內(nèi)將新金屬材料融化。

此外，在訂購(gòu)HRE的3D打印車輪時(shí)，用戶還可選擇不同的顏色及底漆進(jìn)行定制化操作，這類車輪均為手工制作，制作時(shí)間較長(zhǎng)但工藝十分精細(xì)。3D打印技術(shù)使用鈦合金材料，保證了零部件的強(qiáng)度，也為未來(lái)車輪定制化發(fā)展提供可能。

在汽車領(lǐng)域，3D打印技術(shù)除了制造車輪，還在其他輕量化、定制化的零部件或模具上使用。福特汽車就擁有多個(gè)3D打印實(shí)驗(yàn)室，專門生產(chǎn)車內(nèi)按鈕、旋鈕、進(jìn)氣口及發(fā)動(dòng)機(jī)罩等零部件。此外，布加迪也推出了由3D打印生產(chǎn)的八活塞剎車卡鉗，梅賽德斯-奔馳和保時(shí)捷也在利用3D打印技術(shù)為老款車型生產(chǎn)金屬零件備件等。

輕量化的實(shí)現(xiàn)途徑主要有三大方面：一是材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用；二是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；三是先進(jìn)制造技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。三者相輔相成以實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品的輕量化制造，而這其中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有廣大的研究和開發(fā)空間。

輕量化材料就是可以用來(lái)減輕產(chǎn)品自重且可以提高產(chǎn)品綜合性能的材料。材料輕量化，指的是在滿足機(jī)械性能要求的前提下，通過(guò)采用輕量化的金屬和非金屬材料實(shí)現(xiàn)重量減輕的方法。

在當(dāng)前的輕量化材料中，鋼鐵仍然保持主導(dǎo)地位，但鋼鐵材料的比例逐年下降，鋁合金、鈦合金、鎂合金、工程塑料、復(fù)合材料等材料比例逐漸增加。這些材料在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用尤其廣泛，其中鋁合金是現(xiàn)階段應(yīng)用最廣、最為常見(jiàn)的汽車輕量化3D打印材料； 還有一種比較常見(jiàn)的輕量化3D打印金屬材料是鈦合金。鈦合金的主要優(yōu)點(diǎn)是低密度、高強(qiáng)度密度比和優(yōu)異的耐腐蝕性，另外即使在溫度升至500°C時(shí)仍能保持很高的強(qiáng)度。鈦合金用于汽車與鋼、鋁合金以及鎂合金相比的主要缺點(diǎn)是成本高，但其在汽車其他方面的應(yīng)用具有輕量化的潛力，可用于制造懸架彈簧、排氣系統(tǒng)等部件。

除了合金以外，近些年汽車上也出現(xiàn)了一些新型輕量化材料，碳纖維就是其中之一。有研究表明，如果用強(qiáng)度可靠的碳纖維替代鋼材，車身、底盤的質(zhì)量將下降40%-60%，輕量化效果可見(jiàn)一斑。

碳纖維目前無(wú)法直接用于3D打印，通常作為增強(qiáng)材料使用，包括基于激光燒結(jié)的短纖增強(qiáng)和基于FDM的長(zhǎng)纖增強(qiáng)兩種。將碳纖維嵌入到常規(guī)材料中，可以使部件強(qiáng)度提升幾十倍，其強(qiáng)度重量比甚至超過(guò)很多金屬材料。這種制造工藝更類似于新的材料設(shè)計(jì)，因此在輕量化方面有非常廣的應(yīng)用空間。另一種輕量化的材料是工程塑料，多用于制造汽車內(nèi)飾件、電器件、進(jìn)氣歧管、控制面板等部件，既可以用作原型驗(yàn)證，也可直接制造最終功能部件。

輕量化材料的使用必須與產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝相結(jié)合，只有這樣才能達(dá)到有效的目的。開發(fā)適應(yīng)輕量化材料的新工藝不僅可以加速新材料在汽車上的使用，同時(shí)還可以降低材料成本，有利于擴(kuò)大應(yīng)用。而3D打印層層堆積的工藝原理，無(wú)懼設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，能有效優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)、降低材料浪費(fèi)的損失、減輕重量、減少應(yīng)力集中、增加使用壽命。即便3D打印可直接制造的材料仍然有限，但在輕量化材料直接制造方面似乎并未遇到太多阻力。

據(jù)汽車界人士預(yù)測(cè)，在今后十年中，汽車自身質(zhì)量還將減輕20%，除了大量采用復(fù)合材料和輕質(zhì)合金外，新材料的集成制造工藝會(huì)顯著降低車身部件數(shù)量，車身設(shè)計(jì)方法也將發(fā)生重大變化。

目前，成熟的3D打印工藝和材料受到了很多汽車制造商的重視，大眾、福特、寶馬等汽車廠商均設(shè)立了包括增材制造在內(nèi)的先進(jìn)制造中心，這無(wú)疑為汽車的輕量化制造帶來(lái)了更多機(jī)遇。