座椅是人與車輛之間交互的窗口，對于高性能車輛而言，座椅的運動操控性、舒適性尤其重要。為駕駛員提供定制的座椅，在很長時間以來是賽車的標準配置。保時捷正致力于將賽車定制級座椅帶來的舒適體驗融入保時捷跑車中，而增材制造-3D打印技術為保時捷實現座椅的舒適性能和定制生產提供了技術上的可行性，也為汽車內飾件的設計創新提供了新思路。

      經過前期的研發與駕乘測試，近日，保時捷宣布3D打印全斗式座椅，已可向保時捷Boxster、Cayman 和 911 車型用戶提供。并且從2022 年 2 月起，這款座椅也可以作為標準配置，從保時捷（Porsche Exclusive Manufaktur ） 訂購。本期，深度了解保時捷3D打印全斗式座椅的設計創新性，及其背后成就新一代汽車內飾的增材制造-3D打印技術。

© 保時捷

有限空間內，締造新設計

 保時捷的愿景-為每位用戶提供專屬座椅

‘A seat just as individual as its driver’

根據保時捷，3D 打印全斗式座椅適用于所有配備傳統全斗式座椅的保時捷車型。 已經交付給用戶的保時捷汽車，也可以通過改裝安裝這款3D打印座椅。有些車型甚至可以在乘客側安裝完整的斗式座椅。 根據保時捷， 每個座位的價格為 2,677.50 歐元。

保時捷3D打印全斗式座椅采用模塊化的三明治結構：

      最外層由 Race-Tex 材料制成，這種防滑材料為提供了充足的支撐，獨特的穿孔表面可改善座椅的被動通風性能。中間層為透氣舒適層，由增材制造-3D打印技術制造，采用了聚氨酯基的材料。3D打印舒適層在設計上采用了點陣晶格結構，這是一種典型的面向增材制造而設計的方式。最底層是由發泡聚丙烯 (EPP) 制成的底座支撐，與3D打印透氣舒適層結合在一起，不同層之間的采用了創新性的連接技術，在對不同模塊進行連接時，不再需要使用粘結劑。最初，保時捷為用戶提供的3D打印晶格結構中間的顏色包括：黑色、警衛紅色和賽車黃色。預計2020年2 月份，顏色范圍將增加北極灰、群青和鯊魚藍。

      三明治結構的中間層-3D打印舒適層，蘊含著這款保時捷座椅的創新性設計理念與制造工藝。

保時捷揭示了這款3D打印汽車座椅中的創新點：他們利用增材制造技術最大化座椅的功能性，并實現個性化設計。

     3D打印點陣結構改進了座椅的形狀復位功能, 最外層透氣材料與中間層3D打印晶格結構，為座椅帶來良好的被動通風功能。在定制化方面，保時捷宣布已可以為座椅提供三種不同的剛度，而將來目標是為每位用戶提供更加個性化的座椅。正如保時捷在3D打印座椅的官宣視頻中所說，他們的愿景是為每位用戶提供專屬的個性化座椅。

 增材制造成就美感、功能與個性化

    以上種種創新離不開背后的增材制造-3D打印點陣晶格結構。3D打印晶格結構，可以認為是大量相同的點陣單元通過某種形式周期性地組合而構成的多孔結構。這種結構的性能具有很高的設計靈活性，通過調整點陣的相對密度、單胞的構型、連桿的尺寸，達到結構的強度、剛度、韌性、耐久性、靜力學性能、動力力學性能的完美平衡。[1]

      這意味著，設計師通過調整單個胞元尺寸、桿徑和胞元形狀，將可能實現產品更高的設計美感和力學性能，同時也可以通過這些調整，在外觀與性能上實現個性化。結合增材制造-3D打印在制造復雜結構方面的能力，設計師能夠更加能夠專注于產品本身，這為3D打印晶格結構的應用打開了更大的空間。

     保時捷增材制造合作伙伴-裕克施樂（Oechsler）通過其位于德國、美國和中國（太倉）的生產基地，已經生產了超過200萬個3D打印零件，在3D打印點陣晶格結構的大批量精益生產方面已積累了大量應用經驗。

巴斯夫Forward AM與裕克施樂汽車內飾件增材制造webinar

裕克施樂曾攜手巴斯夫Forward AM 分享了3D打印點陣晶格結構在汽車座椅制造中的應用，及其為汽車制造商和駕乘用戶帶來的附加價值，包括：

• 更高的舒適度；
• 通風性能；
• 通過增材制造點陣設計，使座椅的不同區域擁有不同的硬度；
• 輕量化（減重幅度達35%）；
• 減少所占空間（減幅達40%）；
• 根據不同的壓力地圖，為3D打印座椅設計個性化的力學性能；
• 同一款材料（例如：TPU），通過增材制造實現不同力學性能的解決方案。

裕克施樂打磨了六項工藝，為高附加值汽車座椅的增材制造生產提供了保障：

• 3D打印點陣晶格結構具有的多孔特性提供了更好的通風性能；
• 不同3D打印模塊之間采用特殊組裝方式，無需使用粘合劑；
• 后處理染色工藝，為座椅提供豐富的色彩選擇；
• 3D打印鉸鏈式結構，可以一體化制造兩片連接在一起的3D打印組件，從而能夠制造超越3D打印設備構建尺寸的座椅組件；
• 利用增材制造制造功能集成結構的優勢，實現加強結構與點陣結構的一體化制造，減少對于零件裝配的需要；
• 當3D打印座椅采用模塊化設計時，不同模塊銜接處具有相同的力學性能。

    裕克施樂制造的3D打印點陣晶格結構，可作為座椅的中間層/舒適層材料。在座椅的不同區域，3D打印晶格胞元的設計有所不同，晶格設計的多樣性，使得座椅的不同區域具有不同的功能與性能。座椅舒適層的應用，很好的體現了3D打印晶格結構的性能所具有的高設計靈活性。

     汽車設計師面臨的挑戰是在一個相對小，并對重量有所限制的空間內，為用戶創造一個兼顧舒適性、美觀性、隔音性和耐用性的環境。而增材制造技術憑借其制造創新性復雜設計與易于實現定制化生產的能力，將為汽車內飾件創新與制造提供全新可能性。[2]

參考資料：

[1] 增材制造創新設計. 《點陣結構的設計經驗分享》

[2] BASF Forward AM “Automotive – Ultrasint® TPU for Car Interior Applications”

(責任編輯：admin)

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