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。

　　輕量化的材料就是可以用來減輕產(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。

　　優(yōu)化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)輕量化的另一重要手段，不僅可以降低對材料的使用要求，還能減少昂貴材料的使用量，縮短加工時(shí)間。當(dāng)前，輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法主要包括以下幾種：點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)大規(guī)模替代實(shí)體材料，減輕重量同時(shí)賦予結(jié)構(gòu)功能性;拓?fù)鋬?yōu)化為增材制造提供創(chuàng)新設(shè)計(jì)，增材制造為拓?fù)鋬?yōu)化提供制造手段;創(chuàng)成式設(shè)計(jì)，突破設(shè)計(jì)極限，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)化。

　　據(jù)汽車界人士預(yù)測，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。

　　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。

　　輕量化的材料+創(chuàng)新型的設(shè)計(jì)+3D打印，新模式為減重進(jìn)一步釋放了空間。材料和結(jié)構(gòu)協(xié)同制造，使?jié)M足更高要求成為可能。

　　3D打印作為一種先進(jìn)的新型制造工藝之一，受到了來自汽車制造商的廣泛重視，它的優(yōu)勢體現(xiàn)在增量制造所帶來的材料浪費(fèi)損失的降低，以及集成制造帶來的輕量化效果的大幅提升。

　　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，這無疑為汽車的輕量化制造帶來了更多機(jī)遇。

　　來源丨增材制造技術(shù)前沿

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