去年宝马申请3D打印桶型座椅专利新炒热了3D打印这个概念，正好结合我前段时间在ScienceDirect看到一篇关于3D打印座椅模具的文献，前瞻性的谈一谈3D打印未来可能对汽车座椅行业带来哪些冲击。
汽车座椅行业可以说是一个非常成熟的传统行业，生产、技术、市场格局都相对僵化，但3D打印的概念可能会未来颠覆性的改变这个行业，目前可以预知主要有三个方面：座椅发泡材料的变更、模具制造方式的变更以及脱模剂的用量。
随着全球汽车保有量的逐年递增，座椅行业主要用到的填充物——聚氨酯发泡已经成为了一个污染环境的问题。
在自然降解条件下，聚氨酯的降解速度较慢，需要几十年甚至更长时间才能完全降解。在生物降解条件下，一些特定的微生物可以促进聚氨酯的降解，缩短降解时间，但也存在一定限制。
由于聚氨酯材料的降解时间较长，其存在对环境带来一定的影响。在垃圾填埋场，聚氨酯材料可能会长期占据空间并产生有毒有害物质，影响环境质量；在水中，聚氨酯材料也可能对水质造成污染。目前常规的做法是加强聚氨酯材料的回收和再利用，促进其生物降解等降解方式。
但如果推广3D打印座椅，可能会从根源上减少或不用聚氨酯泡沫的使用。
3D打印晶格结构，可以认为是大量相同的点阵单元通过某种形式周期性的组合而构成的多孔结构。这种结构的性能具有很高的设计灵活性，通过调整点阵的相对密度、单胞的构型、连杆的尺寸，达到结构的强度、刚度、韧性、耐久性、静力学性能、动力力学性能的完美平衡。
据外媒CarBuzz报道，宝马公司提出打造一个3D打印的桶形座椅，该座椅没有任何可见的发泡填充物，但丝毫不会影响到该软垫座椅的舒适度。德国专利商标局的一项专利表明，宝马申请的该项专利描述了一种「组件增材制造工艺」。座椅的核心结构印有紧密堆积的格子，并经过固化，使其变得坚硬，并在发生碰撞时提供适当的支撑。但座椅的外层将由较松散的格子印刷而成，并以不同的方式固化，呈现出海绵状的稠度。
在制造汽车座椅海绵产品时，一款合适的脱模剂，能在模具和海绵制品间形成一层惰性的涂层，使制品能够方便的从模具中脱出，同时使海绵表面舒适开孔、尺寸合格，并且可以有效地延长模具寿命。
目前汽车座椅海绵生产线上，普遍还是在使用外涂型脱模剂，以有机溶剂为载体，容易造成环境污染、工人健康危害，海绵成品也容易出现气味和VOCs超标的问题。目前业界常规的解决方案是用静电喷涂提升脱模剂在模具表面的吸附率从而减少使用量，还有就是推广水性脱模剂，倡导无VOC、无气味的产品，但据目前产业应用难度来看，没有一款水性脱模剂得到量产的推广应用。
在ScienceDirect文献中“Manufacture of polyurethane foam parts for automotive industry using FDM 3D printed molds”，我看到一个全新的思路，有望未来大幅减少脱模剂的用量。
文章的实验思路是认为实现泡沫部件良好脱模的最重要因素之一是模具的表面粗糙度。实验设计是从3D打印模具使用两种可以化学抛光的材料开始：ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）和HIPS（高抗冲聚苯乙烯）。
在打印和抛光的试样上，已经用聚氨酯泡沫进行了几个模塑-脱模循环。脱模剂仅在第一个循环中使用。在每个循环中，泡沫与模具的附着力都通过拉拔测试进行测量模具表面的初始Ra值（粗糙度）。
最后通过数据对比，文献最后的结论：
（i）HIPS在通过浸泡（1分钟）进行化学抛光后，无论模具的初始Ra值如何，都非常低；
（ii）以这种方式，可以使用高打印速度和层高值打印模具，从而减少打印时间并节省能源；
（iii）高抗冲聚苯乙烯对聚氨酯泡沫的亲和力低于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，这就是为什么它在拉拔测试中取得更好结果的原因；
（iv）高抗冲聚苯乙烯在循环2、3和4中获得的拉拔力值较低，无需使用脱模剂。
这意味着3D打印模具未来很有可能大幅减少对环境影响大的脱模剂产品的使用。
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