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了解 3D 打印价值的最佳方法之一是将其有效性与 CNC 加工和逆向工程进行明确比较。台湾东海大学进行的一项研究就是这种情况，研究人员发现，对于前照灯镜片，3D 打印比后者的传统技术具有更大的灵活性和更好的性能。汽车行业经常采用增材制造 （AM），因为该技术在生产拓扑和重量优化的部件、定制组件、原型和小批量生产方面很有价值。然而，3D 打印前照灯镜片在行业中并不常见。
为什么选择增材制造来生产前照灯镜片？首先，有必要了解前照灯镜片的作用。前照灯镜片对汽车的照明系统至关重要，因为它们确保光线均匀地透射在道路上，促进在黑暗中安全驾驶。镜片还可以保护灯泡免受灰尘、碎屑、雪和雨等环境因素的影响。这些零件也提供了定制的机会，因为独特的镜片可以为车辆增添美学元素。
传统大灯透镜
传统上，前照灯是大规模生产，注重始终如一的质量，但随着汽车行业的发展，市场渴望满足独特需求的更多样化的产品。但是，这种向更加个性化的解决方案的转变对于大规模生产来说很难适应，因为传统镜头模具的费用需要在投入生产之前仔细评估财务风险和收益，从而产生更长的决策过程。
研究团队负责人 Chia-Hung Yeh 解释说：“此外，随着产品设计变得越来越复杂，模具设计和制造流程也变得更加复杂，这减慢了生产速度。为了在瞬息万变的市场中保持竞争力，制造设计能力必须快速满足这些需求。
比较过程
该测试涉及在一个 8 小时的打印周期内生产 14 个前照灯镜片，以及 CNC 加工镜片和逆向工程镜片。然后，研究人员测量了镜片的关键特性，包括透光率、表面轮廓、曲率半径、直径、高度和表面粗糙度。结果如何？3D 打印镜片具有最小的曲率半径误差、出色的表面粗糙度和 93% 的透射率。这些结果与 CNC 加工样品（透射率为 94%）和两种类型的逆向工程镜片（91 和 94 完美）相当，超过了市售聚碳酸酯镜片的 90% 透射率。
3D 打印版本不仅可以与传统制造的版本相媲美，而且使用的树脂成本约为 30 美元，展示了成本效益。根据该报告，研究表明 3D 打印适用于制作原型、提高运营效率和缩短生产时间。该研究关于 3D 打印的语言非常积极，其摘要的最后一行写道：“在需要定制的情况下，3D 打印无疑优于传统制造方法。
这项研究由叶嘉雄（左）和博士生陈伟民（右）领导，在东海大学工业工程与企业信息学系数码设计工程实验室进行。
与 Yeh 一起帮助领导这项研究的博士生 Wei-Min Chen 解释说：“3D 打印技术允许对产品设计进行快速原型制作，使设计师和工程师能够快速验证其创作的美学、结构和功能方面，从而在生产光学元件方面具有重要前景。此外，它还可以将复杂和创新的设计变为现实，缩短新车型的开发周期并提高整体市场竞争力。
展望未来，研究人员计划研究特定的前照灯模块配置并评估内部因素，例如夹具温度、操作环境和结构设计。通过这项评估，他们旨在确保研究结果能够有效地应用于实际应用。
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