根據(jù)法國國家跨部門道路安全觀察站的數(shù)據(jù)，法國共有3190人因道路交通事故死亡。雖然許多因素都會影響事故的嚴重程度，例如乘客是否系安全帶，但這一統(tǒng)計數(shù)據(jù)凸顯了提高汽車安全性的重要性。從汽車本身的結構到安全帶、安全氣囊等安全配置，每一個細節(jié)都有助于最大限度地減少事故損失，挽救生命。但安全不僅僅局限于碰撞響應，還包括車輛在日常使用中的正常運轉。在這方面，3D打印技術具有顯著優(yōu)勢，可以幫助制造商打造出不僅抗碰撞性能更強，而且更符合人體工程學、更便捷、更可靠的汽車。隨著汽車制造商不斷突破極限，3D打印已被證明是一項變革性技術，推動著汽車更安全、更智能的追求。本文將探討3D打印技術提升汽車安全性的十個關鍵方法。

1、更容易獲得維修和原裝零件

3D打印最直接的安全優(yōu)勢之一是它能夠簡化關鍵車輛部件的獲取，尤其是在維修期間。對于老舊車輛或在偏遠地區(qū)運營的車輛，尋找替換部件可能非常耗時，甚至不可能。3D打印可以快速、按需地制造原本可能停產(chǎn)的原裝部件，確保車輛保持良好狀態(tài)并完全正常運行。這種能夠及時維護或恢復車輛安全功能的能力，對于防止事故再次發(fā)生和確保道路行駛的可靠性至關重要。

Tecron為老式賽車打造的復制化油器（圖片來源：Markforged）

2、更快的原型設計，實現(xiàn)更安全的車輛設計

速度是3D打印在汽車安全設計和開發(fā)階段的關鍵優(yōu)勢。傳統(tǒng)的原型制作流程可能非常耗時，限制了可測試的設計迭代次數(shù)。借助3D打印，工程師可以快速生產(chǎn)和評估從碰撞結構到約束系統(tǒng)的多個安全關鍵部件版本。這種迭代能力可以帶來更精細、更全面測試的設計，并針對實際性能進行優(yōu)化。最終，快速制作原型的能力意味著更安全的車輛可以更快地推向市場。

3、提高駕駛員和乘客的可達性

3D打印還能促進更具包容性和適應性的車輛設計，從而提升安全性。用戶已經(jīng)創(chuàng)建了個性化的輔助設備，例如駕駛輔助系統(tǒng)，但其應用可能性遠不止于此。這些設備不僅提高了車輛的可達性，也增強了安全性，確保所有乘員都能自信穩(wěn)定地上下車和操作車輛。通過減輕身體疲勞并改善人體工程學，3D打印的改裝裝置直接有助于降低有特殊需求的駕駛員和乘客的受傷風險。

動力轉向旋鈕可在Cults上下載。（圖片來源：MIGUEPPC via Cults）

4、優(yōu)化座椅，確保結構安全

在乘客保護方面，座椅框架在碰撞中吸收沖擊力并保持姿勢方面發(fā)揮著重要作用。包括梅賽德斯、奧迪和保時捷在內的許多公司都已采用3D打印技術制造座椅框架。3D打印技術可以打造輕量化的座椅框架，其先進的幾何形狀設計可提高能量吸收能力和強度。根據(jù)乘客體型和座位位置進行定制可以進一步提升安全性。這些量身定制的高性能部件可以通過在碰撞過程中提供持續(xù)支撐并抵抗變形來降低嚴重受傷的風險。

5、改進安全氣囊部署

安全氣囊系統(tǒng)是另一個受益于3D打印的關鍵安全部件，尤其是能夠快速展開的外殼。例如，領先的移動安全部件供應商均勝安全系統(tǒng)(Joyson Safety Systems)使用SLS技術3D打印了駕駛員安全氣囊外殼(DAB)。這些DAB必須承受高負荷，同時固定安全氣囊充氣器和氣墊。借助3D打印，設計師能夠使用高性能復合材料，更好地控制展開機制，并最終在發(fā)生事故時提供更全面的保護。

3D打印安全氣囊外殼（圖片來源：Joyson Safety Systems）

6、3D打印可防止鞭傷和電擊傷害

3D打印頭枕采用定制的晶格結構，比傳統(tǒng)泡沫更有效地吸收和消散沖擊能量，從而減少頸部和頭部受到的壓力。這些結構可根據(jù)每位乘客的體型進行定制，以提供更好的支撐并最大限度地減少間隙。它們有助于防止頭部過度運動，并降低頸部扭傷的風險。雖然仍需更多研究，但發(fā)表在物理學期刊上的早期初步數(shù)據(jù)表明，陀螺儀（一種填充圖案）和增強型陀螺儀表現(xiàn)出優(yōu)異的壓縮性能，適用于高能量吸收，在某些情況下可將受傷風險降低高達35%。

7、提高電動汽車的安全性和效率

電動汽車的3D打印電池保護罩采用輕質高強度結構，可在碰撞時吸收能量，保護電池免受撞擊或道路碎屑的損壞，從而提高安全性。先進的晶格和超材料設計在能量耗散和減重方面優(yōu)于傳統(tǒng)材料。大眾等汽車制造商通過使用3D打印復合材料，將電池外殼的重量減輕了60%，從而提高了安全性和效率。這些設計還集成了冷卻和熱保護功能。

8、更安全的汽車照明和信號

3D打印技術能夠快速成型并定制前大燈、尾燈和信號配件等部件，從而提高汽車照明的安全性。它能夠精確測試光學性能和耐用性，提高可視性并減少各種條件下的眩光。福特等制造商使用3D打印的透鏡和外殼，以實現(xiàn)更佳的貼合度、更快的維修速度并減少浪費，同時保持照明系統(tǒng)的完整性。

馬自達Rx-7上的3D打印轉向燈（圖片來源：Michael Burton）

9、更好的翻車保護

3D打印技術能夠制造輕量化、高強度的結構，例如防撞桿、車頂加固裝置和防滾架，從而提高車輛的側翻安全性。這些部件經(jīng)過優(yōu)化，能夠在側翻時吸收沖擊力并保持座艙的完整性。汽車制造商正在使用金屬節(jié)點和3D打印安全部件，在不增加重量的情況下打造更堅固、更堅固的底盤。這不僅提升了乘客保護，還提高了車輛效率。燕山大學的早期數(shù)據(jù)表明，采用格柵和防撞盒結構加固的車頂支柱可以在側翻過程中重新分配和吸收沖擊力，通過提供高達43%的能量吸收來減少侵入和變形。

10、蜂窩能量吸收器和沖擊區(qū)

集成沖擊區(qū)的3D打印底盤防護裝置在碰撞或與碎片撞擊時，可通過受控變形來保護燃油系統(tǒng)等關鍵部件。通過3D打印晶格結構優(yōu)化的能量吸收器能夠有效吸收和耗散能量，其性能通常優(yōu)于傳統(tǒng)的泡沫或空心部件。設計中可以包含擠壓啟動器和多層材料，以進一步提高抗沖擊性能。這些解決方案提供輕量化、可定制的保護，并提升了碰撞性能?！恫牧瞎こ膛c性能雜志》最近發(fā)表的一項研究發(fā)現(xiàn)，微晶格結構的壓縮殘余應力比傳統(tǒng)裝甲鋼高出47%，從而提高了其能量吸收能力。此外，研究還表明，這些3D打印材料的耐腐蝕性能提高了57%。

右圖為采用蜂窩結構的3D打印新加坡汽車；左圖為采用3D打印蜂窩結構的橫截面設計（圖片來源：Aamer Nazir）

編譯整理：3dnatives