說好的3D列印卻變成鋼板焊接車體！《Nissan》解釋關鍵在哪裡

2021-07-27 17:13:13

▲為了降低生產成本，XEV研發的YOYO電動車，原本計畫靠3D列印技術取代冷軋鋼板焊接車體，可惜經過2年的發展，3D列印技術的成本、效率、品質，依然沒有超越傳統造車工藝。

2018年初問世的XEV LSEV微型電動車（之後稱為YOYO），原本計畫除了現成可購得的零組件之外，如玻璃、座椅、方向盤、排檔座、燈桿、雨刷桿、觸控螢幕、前後燈組…之外，其餘零件都將採用3D列印方式生產，打算藉此降低成本，並脫離對傳統車體製造廠之依賴。

無奈科技發展速度似乎跟不上量產腳步，2021年XEV YOYO已進入量產模式準備上市，不過車體結構依然採用冷軋鋼板與傳統焊接方式打造。即便XEV的技術合作對象為知名的德國Bigrep 3D列印廠商，但礙於品質、耐用、成本、效率等諸多因素，最終YOYO依然採用傳統生產線再加上3D列印零件「Hybrid」方式來製造。

▲原本期望乾乾淨淨的空調工廠，搭配3D列印機來生產YOYO，但最終還是回到傳統流水式生產線，完成YOYO的車體結構與組裝，這就是理想與實際的落差。

▲3D列印的優點就是不用開膜，不須要CNC加工機台，不須要焊接過程，就能生產出所須要的零件，而且精度相當高，足以應用在醫療領域，而且越複雜的設計，越能突顯3D列印之優勢。

3D列印的優點在於可以採用塑膠、樹脂、纖維、金屬、碳纖維等多種材質來打造所須要的產品，所須要的設備就是3D列印機，最多再加上後續的拋光處理，不須要開膜具、也不須要大型加工機具、簡化繁瑣的製造過程。論及輕量化、一體成形、減少零件數量，3D列印同樣優於傳統製造工藝。

這麼棒的生產技術，為何不能取代傳通工廠？目前的障礙在於3D列印設備昂貴，生產效率偏低，不適合用於大規模的商業量產，只適合用於「生產輔助」這一環，如加速模具開發，或是少量生產特殊零件。目前雖然已有量產型3D列印設備問世，價格也越來越親民，但是此類機器並沒有辦法列印汽車底盤、車身結構等大型零件，即便只是一輛車長僅2.5米的都會微型車。

如果使用非量產的大型3D列印設備，不只是生產效率非常慢，生產成本也非常高，至於成品的剛性、強度、耐用度等物理表現，也不會比傳統的焊接式鋼製車體更好。

▲汽車須要「一體成形」的零件，通常是一大塊的中控台模組，或是一整張椅子，甚至是一整片門板，目前量產等級3D印表機，要製造出這麼大的零件，機台成本相當昂貴，如果要使用金屬材質來列印，生產效率則是一大問題。

▲Nissan表示未來汽車產業應用3D列印技術，仍高度仰賴金屬材質，目前仍有不可取代性，就技術來說不是問題，但機台的生產效率仍有待提升。然而更關鍵的「金屬粉末質量」則關係到耐用度與品質，這方面無法靠廠商提供，車廠必須自行研發所須要的金屬粉末。

Nissan解釋了車廠對於3D列印的看法與研發關鍵。3D列印機研發廠商乃是針對大環境需求來開發機台，不會特別針對汽車零件打造大型量產等級3D列印機，因此各車廠對於3D列印技術應用仍停留在小零件與輔助階段，不過對於產量極少的超級跑車或是改裝車來說，3D列印乃是非常實用的利器，至於量產車的製程，目前仍不適合大量導入3D列印技術。

再者，3D列印機的研發廠商，比較著重在機具硬體發展，並偏向以塑膠與纖維材質替代金屬，達到更輕更容易量產的境界，因為金屬3D列印機的價格目前依然偏高，效率則是偏低。然而汽車產業鋼、鋁製品依然是主流，論及物理特性，其它材質雖然可以超越鋼和鋁，但是論及耐用可靠、生產良率、材料成本，鋼和鋁仍有優勢。

然而廠商目前並沒有積極研發3D列印所需的金屬材質，換言之，目前就算勉強導入金屬3D列印技術生產汽車零件，比如說車體鈑件等重要結構，品質仍不符合車廠的要求，關鍵不在於金屬3D列印機，而是所使用的材質，也就是金屬粉末的質量。

但「質量」二字其實是很模糊的概念，究竟是成分還是顆粒大小都不得而知，畢竟是機密，Nissan並沒有多加說明。目前只知道Nissan致力於3D列印所需的金屬粉末研究已有數年的時間，近期獲得突破性的發展，之後就是等待金屬3D列印機的生產效率能大幅提昇，成本能大幅降低，如此一來才有機會引爆另一波工業革命。