該公司以2015年底為目標計劃上市3D打印汽車。首先將上市最高時速35英里/小時（約50km/小時）、續(xù)航距離約80英里（130km）的“低速款”版本。價格為1.8萬～3萬美元。常駐ORNL的美國LocalMotors公司高級制造工程師JamesEarle表示，計劃在2016年底之前上市“實現高速公路行駛，并使續(xù)航距離倍增”的3D打印汽車。除了EV之外，還計劃開發(fā)發(fā)動機汽車的3D打印車，“將研究隔熱構造”。

Strati的研發(fā)基地位于ORNL內的“制造示范基地（ManufacturingDemonstrationFacility，MDF）”（田納西州諾克斯維爾，圖1）。該3D打印車“工廠”設有大型3D打印機、用于打磨造型品表面的5軸切削加工機，以及組裝場地（圖2）。現場沒有輸送帶及手推車之類的任何搬運裝置。從3D打印機上卸下來，再裝到5軸加工機上時，“用叉車抬一下就行了”。

用3D打印機造型的Strati的車身重約550kg。普通汽車的骨架、車門、發(fā)動機罩及內裝部件合起來約有400kg左右，與之相比較重。

圖1：位于美國橡樹嶺國家實驗室制造示范基地內的3D打印車開發(fā)基地。美國LocalMotors公司的技術人員（高級制造工程師JamesEarle）常駐此地，共同推進研發(fā)。

圖2：制造3D打印車時需要的設備（a）為ORNL內的3D打印機。屬于研發(fā)機型，相當于美國Cincinnati公司制造的“BAAM”的前身。（b）為精加工用途的5軸加工機。

EV常用的2萬個部件被減至50個以下

目前的“工廠”就是研發(fā)設施內部被稱為MDF的地方，不過LocalMotors公司預定在2015年內運用與ORNL的共同研究成果在附近設立小型工廠“微工廠”，開展3D打印車的商務運作。該微工廠所需要的設備也不會有很大不同。

工廠小的最大原因是需要的部件數量減少到了1/400左右。EV的部件數量通常約2萬個，而Strati目前不到50個。LocalMotors公司用3D打印機制造車身及底盤等部件，與已有汽車比較，這些部件每一個都相當于將至少數百個部件集為一體。

普通汽車的車身和底盤，為了實現在確保強度的同時吸收碰撞能量的構造，大多利用由鋼板沖壓成型的多個部件經焊接等工藝組裝成骨架。而且外板也是通過沖壓成型制成順滑曲面的獨立部件。而3D打印車不同，通過充分利用造型上的高自由度，“連吸收碰撞沖擊的構造也被納入了一個部件的內部”，Earle介紹道。因此，現行汽車的車身組裝生產線工序只用一臺3D打印機便可包辦。

這里最關鍵的是，要用樹脂制造的造型品來確保充分的強度。“憑借目前使用的、以20%比例添加碳纖維來強化的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,就足以滿足要求”。同時，公司目前還在做其他嘗試，比如將纖維改為可實現帶色車身的玻璃纖維，以及將聚合物改為PPS（聚苯硫醚）、PEEK（聚醚醚酮）等。LocalMotors公司力爭2015年內達到美國的法規(guī)要求，啟動公路行駛試驗。

誕生Strati的大型3D打印機“BAAM（BigAreaAdditiveManufacturing）”目前擁有約4.0×2.0×0.9m的造型范圍（圖3）。由ORNL開發(fā)，由機床廠商美國Cincinnati公司制造。“今后還有望用3D打印機來實現電機及懸掛的造型。而且還可考慮組合使用多種材料，比如利用比車身柔軟的材料對保險杠部實施造型”。

圖3：3D打印機“BAAM”

由噴嘴噴出熔融樹脂的熱熔解積層方式的3D打印機。擁有4.0×2.0×0.9m的造型范圍。使用碳纖維強化ABS時，1小時可噴出多達16kg的材料。照片由LocalMotors公司提供。

整個車由粗約8mm的噴嘴噴出熔融樹脂來造型。噴嘴的每秒移動距離為76mm，積層厚度為4mm。還有將造形范圍擴大至6.1×2.4×1.8m的機器。ORNL利用相同的裝置制造了造型與老爺車“ShelbyCobra”相同的EV，并在2015年1月舉行的“NorthAmericanInternationalAutoShow（底特律車展）”上展出。

5軸加工機用于對造型后的車身實施追加加工。之所以要使用該加工機，主要是因為組裝部件的部位要提高形狀精度。尤其是目前來看，作為采購部件的懸掛，其安裝部位的形狀需要高精度加工。

另外，在實現平滑的外觀時也需要使用5軸加工機。雖然之后還可做涂裝，但通過粘貼像公交廣告招貼那樣的貼膜，便可獲得不亞于已有汽車的外觀效果。這時與凃裝相比，設備和工序都很簡單。實際上，作為LocalMotors公司目前的商品，越野車“RallyFighter”就使用了貼膜，由此實現了每輛車都不同的顏色及花紋。

按照每個顧客的要求來改變造型設計

Strati用3D打印機造型的時間為44個小時，組裝時間為24個小時。造型時間“將力爭通過改進3D打印機縮短至10～12小時”。

與能夠用數小時來組裝的現有汽車相比，使用3D打印時每輛車的生產耗時較長。但“LocalMotors公司并不想制造大量生產的汽車。而是以少量生產貼合顧客個性需求的汽車為目標”。因此，與生產及組裝所需要的時間相比，該公司更重視縮短從確定造型設計到產品完成的時間。

Strati的最新試制車在2014年12月初確定造型設計，在2015年1月底完成，共花費了2個月時間（圖4）。普通汽車從確定造型設計，到之后制造模具等生產設備、建立生產體制，再到量產1號車完成，至少要花費10個月時間，但Strati要短得多。“今后將力爭縮短到1周左右”。

圖4：Strati造型設計的改進。

　　可在短期內極細致地變更及調整造型設計，這也是3D打印車的特點。（a）為在IMTS（2014年9月）及底特律車展（2015年1月）上展出的Strati，（b）為之后變更造型設計的Strati。

今后，如果顧客“想要這樣的汽車”，與LocalMotors公司的工作人員商談造型設計，并決定造型設計后，數周內便可交車。JamesEarle介紹，“到時不僅造型設計可根據顧客的要求做微細調整，而且還可改變汽車的尺寸，做大的變更”。

設立多個小型制造基地

LocalMotors公司正如其公司名稱一樣，目標是在各個地區(qū)設立微工廠，在削減運輸成本的同時以“地產地消”策略開發(fā)和生產產品。按照該公司的打算，這些微工廠不僅僅是單純制造產品的基地，還將成為讓顧客參與產品設計及造型設計的共同作業(yè)基地，乃至對制造出來的產品展開銷售的基地（圖5）。

圖5：LocalMotors公司的基地

兼具與顧客共同設計以及制造、銷售的功能。（a）為位于美國亞利桑那州菲尼克斯的汽車（RallyFighter）組裝場地。外觀精加工采用貼膜而非涂裝工藝。（b）為位于美國田納西州諾克斯維爾的門店。

截至2015年2月，LocalMotors公司已在亞利桑那州菲尼克斯和內華達州拉斯維加斯設立了微工廠。并且，該公司還計劃2015年內在靠近華盛頓哥倫比亞特區(qū)的馬里蘭州的商業(yè)設施國家海港（NationalHarbor），以及前面提到的諾克斯維爾設立微工廠。另外，該公司已于2014年6月在諾克斯維爾的城市商業(yè)區(qū)開設門店，成為3D打印車的銷售點。