交通运输新兴技术案例集/3D 打印/直接影响
截至撰写本文时，3D 打印已应用于多个交通运输行业的生产流程。
车辆开发是 3D 打印普遍应用的领域之一。制造商利用该技术快速创建车辆的比例模型和零件（如通风口）的工作原型，然后对其进行测试以确保其正常运行且使用舒适。使用 3D 打印生产这些原型比传统的组装需要更少的费用和时间，从而简化了整体设计流程。 [1]卡车的备件也使用 SLS 打印制作，这允许按需生产并减少了批量制造和存储备件的需求。 [2]还生产了车身采用 FDM 打印的车辆，但目前仅限于概念车和限量生产的车辆。这些车辆使用的材料是塑料复合材料，并用碳纤维加固。Local Motors 的 Strati 汽车和 Olli 班车是两个例子，橡树岭国家实验室还创建了 Shelby Cobra 的工作复制品。 [3]
飞机零件往往成本高昂且设计高度专业化，使其成为 3D 打印生产的理想选择。 [4]3D 打印航空级零件价格昂贵，但比当前某些生产方法更便宜。重要的是，3D 打印有可能减轻零件重量。重量减轻意味着操作飞机所需的燃料更少，这可能意味着巨大的成本节约，因为燃料非常昂贵。如果将零件重新设计为针对 3D 打印而不是传统制造，则可以大幅减少零件数量。许多简单零件可以合并成一个复杂的零件，而这些零件使用传统的加工技术（如机械加工）是无法生产的。 [5]零件减少也意味着发动机等机械部件的磨损减少，并且能够制造更复杂的结构可以实现更高效的设计。
一些 3D 打印零件已经开发出来，但目前尚未用于商用飞机，例如空客为未来在空客 A320 上使用而设计的厨房和乘客舱之间的隔板。3D 打印的设计采用网格结构，使其具有高强度重量比，总体重量减少了 45%。 [6][7]GE 开发的一种涡桨发动机包含 30% 以上的 3D 打印零件，预计将在不久的将来安装在其飞机上。将发动机重新设计为用于 3D 打印导致重量减少了 10%，燃料使用减少了 20%，并且使工程师能够将 855 个零件合并为仅 12 个零件。 [8]其他 3D 打印金属零件已经安装在飞机上，包括发动机部件。GE 使用 3D 打印制造发动机门支架等部件，而 CFM International 则为空客 A320neo 的发动机 3D 打印金属燃油喷嘴，从而提高了燃油效率。 [7][9][10]存在一些挑战，例如金属打印面积限制和需要后处理的空洞等缺陷，这些挑战阻止了 3D 打印技术的更大规模应用。
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到目前为止，尚未使用 3D 打印建造任何用于机动车的桥梁或道路。但是，西班牙、荷兰和中国已经使用该技术为公众建造了五座以上的行人桥和自行车桥。 [11][12][13][14][15]这些桥梁由多种材料制成，包括塑料和混凝土复合材料以及玻璃纤维增强塑料等更不寻常的材料，以及混凝土和钢等常见建筑材料。 [16][17]中国上海清华大学建筑学院建造的最长的一座桥由混凝土制成，长度超过 26 米（85 英尺）。 [18]可以使用多种技术来 3D 打印建造桥梁所需的大型部件，包括 6 轴工业机器人以及大型龙门架和起重机 3D 打印机。 [19]混凝土形状可以在类似于 FDM 打印的过程中建造，而钢可以使用工业机器人臂分层焊接在一起。 3D 打印混凝土涉及一些挑战，因为它比塑料等材料固化或硬化得更慢。 [20]
通常，桥梁部件具有直线，便于制造和施工。但是，3D 打印允许将弯曲形状直接构建到部件中，并且许多这些桥面都是使用内部支撑图案构建的，这些图案增加了强度，但在通常情况下难以制造且成本高昂。例如，阿姆斯特丹的 MX3D 钢桥完全由弯曲形状组成，非常适合承受应力，格梅尔特自行车桥的混凝土桥面内有一个独特的环形加固结构。 [12][21]使用生成算法创建的设计可以遍历多种可能性以找到具有理想强度和材料使用率的设计，并且通常会产生圆形或网状形状，这些形状使用 3D 打印更容易构建。这些算法用于设计世界上第一座对公众开放的 3D 打印桥梁（位于西班牙马德里），以及 MX3D 桥。 [11][22]尽管用于创建这些桥梁的打印系统可能成本高昂，但桥梁本身的生产速度更快，成本效益更高。清华大学在上海建造的桥梁的造价是传统混凝土桥梁的 2/3，因为它不需要太多的人工，也不需要混凝土的模板或模具。 [14]
| < 未来发展 | - | - | - | 间接影响 > |
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