根據(jù)法國(guó)國(guó)家跨部門(mén)道路安全觀察站的數(shù)據(jù)，法國(guó)共有3190人因道路交通事故死亡。雖然許多因素都會(huì)影響事故的嚴(yán)重程度，例如乘客是否系安全帶，但這一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)凸顯了提高汽車(chē)安全性的重要性。從汽車(chē)本身的結(jié)構(gòu)到安全帶、安全氣囊等安全配置，每一個(gè)細(xì)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(yīng)，還包括車(chē)輛在日常使用中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在這方面，3D打印技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)，可以幫助制造商打造出不僅抗碰撞性能更強(qiáng)，而且更符合人體工程學(xué)、更便捷、更可靠的汽車(chē)。隨著汽車(chē)制造商不斷突破極限，3D打印已被證明是一項(xiàng)變革性技術(shù)，推動(dòng)著汽車(chē)更安全、更智能的追求。本文將探討3D打印技術(shù)提升汽車(chē)安全性的十個(gè)關(guān)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(shì)之一是它能夠簡(jiǎn)化關(guān)鍵車(chē)輛部件的獲取，尤其是在維修期間。對(duì)于老舊車(chē)輛或在偏遠(yuǎn)地區(qū)運(yùn)營(yíng)的車(chē)輛，尋找替換部件可能非常耗時(shí)，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(chē)輛保持良好狀態(tài)并完全正常運(yùn)行。這種能夠及時(shí)維護(hù)或恢復(fù)車(chē)輛安全功能的能力，對(duì)于防止事故再次發(fā)生和確保道路行駛的可靠性至關(guān)重要。

Tecron為老式賽車(chē)打造的復(fù)制化油器（圖片來(lái)源：Markforged）

2、更快的原型設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)更安全的車(chē)輛設(shè)計(jì)

速度是3D打印在汽車(chē)安全設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的原型制作流程可能非常耗時(shí)，限制了可測(cè)試的設(shè)計(jì)迭代次數(shù)。借助3D打印，工程師可以快速生產(chǎn)和評(píng)估從碰撞結(jié)構(gòu)到約束系統(tǒng)的多個(gè)安全關(guān)鍵部件版本。這種迭代能力可以帶來(lái)更精細(xì)、更全面測(cè)試的設(shè)計(jì)，并針對(duì)實(shí)際性能進(jìn)行優(yōu)化。最終，快速制作原型的能力意味著更安全的車(chē)輛可以更快地推向市場(chǎng)。

3、提高駕駛員和乘客的可達(dá)性

3D打印還能促進(jìn)更具包容性和適應(yīng)性的車(chē)輛設(shè)計(jì)，從而提升安全性。用戶(hù)已經(jīng)創(chuàng)建了個(gè)性化的輔助設(shè)備，例如駕駛輔助系統(tǒng)，但其應(yīng)用可能性遠(yuǎn)不止于此。這些設(shè)備不僅提高了車(chē)輛的可達(dá)性，也增強(qiáng)了安全性，確保所有乘員都能自信穩(wěn)定地上下車(chē)和操作車(chē)輛。通過(guò)減輕身體疲勞并改善人體工程學(xué)，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(fēng)險(xiǎn)。

動(dòng)力轉(zhuǎn)向旋鈕可在Cults上下載。（圖片來(lái)源：MIGUEPPC via Cults）

4、優(yōu)化座椅，確保結(jié)構(gòu)安全

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

5、改進(jìn)安全氣囊部署

安全氣囊系統(tǒng)是另一個(gè)受益于3D打印的關(guān)鍵安全部件，尤其是能夠快速展開(kāi)的外殼。例如，領(lǐng)先的移動(dòng)安全部件供應(yīng)商均勝安全系統(tǒng)(Joyson Safety Systems)使用SLS技術(shù)3D打印了駕駛員安全氣囊外殼(DAB)。這些DAB必須承受高負(fù)荷，同時(shí)固定安全氣囊充氣器和氣墊。借助3D打印，設(shè)計(jì)師能夠使用高性能復(fù)合材料，更好地控制展開(kāi)機(jī)制，并最終在發(fā)生事故時(shí)提供更全面的保護(hù)。

3D打印安全氣囊外殼（圖片來(lái)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)可根據(jù)每位乘客的體型進(jìn)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(guò)度運(yùn)動(dòng)，并降低頸部扭傷的風(fēng)險(xiǎn)。雖然仍需更多研究，但發(fā)表在物理學(xué)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(qiáng)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(fēng)險(xiǎn)降低高達(dá)35%。

7、提高電動(dòng)汽車(chē)的安全性和效率

電動(dòng)汽車(chē)的3D打印電池保護(hù)罩采用輕質(zhì)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，可在碰撞時(shí)吸收能量，保護(hù)電池免受撞擊或道路碎屑的損壞，從而提高安全性。先進(jìn)的晶格和超材料設(shè)計(jì)在能量耗散和減重方面優(yōu)于傳統(tǒng)材料。大眾等汽車(chē)制造商通過(guò)使用3D打印復(fù)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(shè)計(jì)還集成了冷卻和熱保護(hù)功能。

8、更安全的汽車(chē)照明和信號(hào)

3D打印技術(shù)能夠快速成型并定制前大燈、尾燈和信號(hào)配件等部件，從而提高汽車(chē)照明的安全性。它能夠精確測(cè)試光學(xué)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(shí)現(xiàn)更佳的貼合度、更快的維修速度并減少浪費(fèi)，同時(shí)保持照明系統(tǒng)的完整性。

馬自達(dá)Rx-7上的3D打印轉(zhuǎn)向燈（圖片來(lái)源：Michael Burton）

9、更好的翻車(chē)保護(hù)

3D打印技術(shù)能夠制造輕量化、高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)，例如防撞桿、車(chē)頂加固裝置和防滾架，從而提高車(chē)輛的側(cè)翻安全性。這些部件經(jīng)過(guò)優(yōu)化，能夠在側(cè)翻時(shí)吸收沖擊力并保持座艙的完整性。汽車(chē)制造商正在使用金屬節(jié)點(diǎn)和3D打印安全部件，在不增加重量的情況下打造更堅(jiān)固、更堅(jiān)固的底盤(pán)。這不僅提升了乘客保護(hù)，還提高了車(chē)輛效率。燕山大學(xué)的早期數(shù)據(jù)表明，采用格柵和防撞盒結(jié)構(gòu)加固的車(chē)頂支柱可以在側(cè)翻過(guò)程中重新分配和吸收沖擊力，通過(guò)提供高達(dá)43%的能量吸收來(lái)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(pán)防護(hù)裝置在碰撞或與碎片撞擊時(shí)，可通過(guò)受控變形來(lái)保護(hù)燃油系統(tǒng)等關(guān)鍵部件。通過(guò)3D打印晶格結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)中可以包含擠壓?jiǎn)?dòng)器和多層材料，以進(jìn)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(hù)，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(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，微晶格結(jié)構(gòu)的壓縮殘余應(yīng)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(jié)構(gòu)的3D打印新加坡汽車(chē)；左圖為采用3D打印蜂窩結(jié)構(gòu)的橫截面設(shè)計(jì)（圖片來(lái)源：Aamer Nazir）

編譯整理：3dnatives