无论在航空领域还是汽车领域，减重都是经久不衰的话题。新兴的飞行汽车，是汽车技术与航空技术的跨界渗透与融合，在飞行汽车研发与制造中，减重也同样是重要的话题，对于飞行汽车的速度和性能提升都有非常重要的意义。增材制造-3D打印技术为通过结构设计达到零部件减重打开了空间，已成为装备制造领域实现轻量化的重要方式之一。
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小鹏汇天发布的全新飞行汽车的卡钳与卡钳支架部分，正是通过金属3D打印技术制造的，由金属增材制造技术全套解决方案提供商铂力特进行优化设计与3D打印。在了解小鹏汇天对产品性能强度、预估重量、外观造型的需求之后，铂力特设计团队对卡钳及卡钳支架制定了结构-外观整体解决方案。
本期，3D科学谷借此小鹏汇天与铂力特的合作,透视3D打印技术在飞行汽车轻量化实现中的发力点与潜力。
飞行汽车的技术挑战
飞行汽车是指面向低空智能交通和立体智慧交通的载运工具，主要包括电动垂直起降航空器（eVTOL）和陆空两栖汽车两大类型。飞行汽车将开启低空物流和出行的低空智能交通新时代。[1]
小鹏汇天飞行汽车
2022年，交通运输部、科技部联合印发的《交通领域科技创新中长期发展规划纲要（2021-2035年）》中明确提出了“部署新型载运工具研发”，其中包括“部署飞行汽车研发，突破飞行器与汽车融合、飞行与地面行驶自由切换等技术”的战略思路。
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在飞行汽车从研发走向产业化应用的过程中，仍面临着技术、法规、市场等层面的挑战。
在技术层面上，飞行汽车是一个复杂的系统工程，也是多学科耦合、关键技术多的一个全新产物。因此，要推进飞行汽车的战略部署，在加强基础问题研究工作的同时，对于关键技术的专项研究与攻关也至关重要。飞行汽车面对的其中一项技术挑战是，总体设计及多学科优化。飞行汽车在动力系统、气动/结构一体化、结构轻量化、能量综合管理技术以及安全可靠性等多学科耦合优化设计方面比一般飞行器要复杂得多，研制难度也更大。[2]
3D打印实现卡钳及支架减重30%
在飞行汽车所面临的众多技术挑战中，其中一项就是实现减重。飞行汽车需要通过减轻自身重量，才能更好地飞起来。这需要轻量化技术的应用，不仅包括新材料，还包括制造工艺等。零件结构优化是实现轻量化的一个重要途径，而增材制造-3D打印是结构优化设计零件的制造工艺，为实现复杂优化设计零件的制造打开了空间。
铂力特3D打印的卡钳
小鹏汇天的飞行汽车中，应用了金属3D打印卡钳及卡钳支架，获得了显著的减重效果。“让制造更简单，世界更美好”，在了解小鹏汇天对产品性能强度、预估重量、外观造型的需求之后，铂力特设计团队对卡钳及卡钳支架制定了结构-外观整体解决方案。
铂力特为小鹏汇天3D打印的卡钳支架
其中，相比原卡钳零件，在保证结构强度和使用性能的基础上实现了30%以上的减重优化目标。同时，团队在外观造型设计中结合曲面拓扑、点阵晶格等特征结构，呈现出流畅且富有工业感和科技感的轮廓特征，既符合小鹏汇天带给人们“拓展智能、探索边界”的科技印象，也凸显了金属3D打印工艺对设计美感和制造难点的赋能与突破。
卡钳及卡钳支架采用钛合金材料，分别选用铂力特金属3D打印设备BLT-S320和BLT-S400进行制造。成品卡钳及卡钳支架顺利交付客户后通过测试，零件性能良好，与汽车适配度高。
交通领域正在进行着面向未来的新型载运工具的变革。小鹏汇天的飞行汽车为人类城市立体交通提供产品和解决方案，为未来出行提供了一种新思路。
此次小鹏汇天与铂力特在飞行汽车卡钳制造中的合作，是金属3D打印技术和未来新型载运工具制造技术的一次碰撞，是双方携手推动现有出行方式革新的有力抓手。铂力特表示，其数百台金属3D打印机和丰富的批量生产经验，将为小鹏汇天飞行汽车零部件批量生产提供有力支撑。
铂力特围绕“让制造更简单，世界更美好”的使命，通过金属增材制造技术，在实现零件轻量化、整体化及功能集成、缩短研制周期和制造复杂的结构特征方面，持续为制造用户输入价值，助力新型载运工具研发突破制造瓶颈，向更迅捷、更轻盈、更环保、面向未来的方向变革。同时，铂力特也为新能源汽车等交通运输工具制造领域的用户提供工艺迭代方案，支持更自由、更前端的设计落地。
参考资料：
[1]张扬军,《飞行汽车发展的战略意义与未来愿景》,《交通建设与管理》。
[2]招启军 李宜恒等，《飞行汽车在航空领域还有哪些“内功修炼点”？》，《交通建设与管理》。
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