浅谈3D打印技术在摩托车外观改装中的应用

宫效乾 杜海滨

深圳技术大学/工业设计学院 广东 深圳 518118

引言

本文主要论述关于轻型两轮摩托车（街道型摩托车、赛道型摩托车）可改装的外观件都有哪些（如何进行改装）、现有摩托车改装外观部件的方法及其缺陷、3D打印技术在汽车（四轮有顶机动车）制造中的应用、3D打印技术在进行摩托车改装中与现普遍改装方式相比有哪些优势、3D打印技术在进行改装时的实际操作、简述3D打印技术在机动车制 造过程中的实际操作步骤，例如将金属材料进行溶化处理后再进行分层堆积、在原厂部件的装卸位置和插槽（螺丝孔等）进行红外线扫描、在电子设备上进行三维建模后施行3D打印等要素对3D打印技术在摩托车外观改装中的应用进行浅谈与论述。

1 浅析摩托车改装

1.1 何为“摩托车改装”

摩托车改装即对摩托车的外壳、车架、循环系统等各个部分进行与其原厂件不同的进一步调教或升级，旨在将该摩托车进行进一步的变动，进而增加其实用性、可欣赏性等等。

1.2 何为“摩托车外观改装”

萝卜白菜各有所爱，有人改装是为了让自己的车骑起来更快，有人改装是为了让车骑出去更彰显个性，有人改装是为了让车更光鲜亮丽吸引眼球，而还有人就为‘我愿意’而改装[1]。对摩托车的外观进行改装即为对上述类型摩托车的油箱材质或形状、车把的朝向与位置、轮毂的尺寸与辐条样式、灯罩（前大灯、后刹车灯、前后转向灯）的外观与材质、车架的走向及材质、座椅的外观及材质、发动机缸体以及整车电路和驱动系统外保护壳等整体外观部分的改装。

2 当前普遍改装方法与3D 打印改装方法的比较与分析

2.1 现有摩托车改装外观部件的方法及缺陷

当前摩托车驾驶员群体在对自己所拥有摩托车的外观进行改装时，大多通过手工测量、手工焊接、手工裁切等方式进行操作，此种操作有加大工作难度、增加工时、降低精确度等缺陷。

2.1.1 前期设计过程。经过对原车的手动测量，自主构思如何对其进行外观上的变动后在纸上进行简单的手绘草图等，其准确度、精确度并不是很高，自主构思并绘制出的草图也无法在某一个部件中直接进行改动，费时费力且并不规范。

2.1.2 中期制作过程。在大部分金属、合金材质的改装件中使用工厂压模、翻模的方式进行锻造并进一步进行焊接，大部分塑料件或其他特殊材质（例如碳纤维、类肤硅胶等材质）直接进行进行开模翻制等。在任何开模与翻模再制作的过程中，都容易出现手工制作中产生的一些误差，且制作时间过长，制作过程较为烦琐。

2.1.3 后期装卸过程。因为现有外观件基本上都是通过手工测量、手工制作等方式进行生产的，所以在后期的装车过程中在孔位或其他方面可能出现因精确度不足产生的一些不可抗拒问题。如问题较大，只能进行重新测量、重新设计并重新生产。

2.2 3D打印技术在汽车（四轮有顶机动车）制造中的应用

国外知名车企在制作换代车型的原型时，都应用了3D打印技术。英国豪华汽车品牌宾利发布了2036年未来自动驾驶概念汽车，内饰材料并没有采用皮革等复合材料，而是全部采用3D打印部件，打造出了更现代、更科技化的休息室，为未来概念汽车提供了强而有力的范本；3D打印公司Stratasys也利用3D打印技术生产奥迪汽车的车尾灯灯罩，使得3D打印技术在汽车领域如鱼得水。

2.3 3D 打印技术在进行摩托车改装中与现普遍改装方式相比有哪些优势

2.3.1 人工成本。使用3D打印技术进行改装时，人工操作、作业时间等要素都能得到最大化的节省与优化。在3D打印技术的参与下，能够节约设计到成型的周期，从而提高了工作效率。在社会快速发展的今天，社会大众的消费需求有了明显的提升，所以说，在3D打印技术的参与下，不仅可以实现满足市场发展的要求，同时也可以帮助厂家了解消费者的需求，从而设计出有针对性的产品。

2.3.2 材料成本。摩托车外观改装零部件的制造过程中，只需保留零部件制造的设计与三维数字模型的数据，在需要后期对其进行修改时直接搬用即可，可以完成高效的制作成型，并且快速投入使用。无论是限量或绝版，乃至未生产车型，其零部件的维修过程所产生的各种疑难杂症相对都可迎刃而解。而且在使用3D打印技术进行改装时，所能减少的原材料（碳纤维、合金金属、 ABS工程塑料等材料）问题也能在最大的程度上予以解决，从而可以大大地减少损耗问题（错误设计、错误裁切等情况发生时）。

2.3.3 产品精细度。3D打印技术可以结合现代化信息技术，将数字模型具象化，在汽车领域中可扫描、复制大部分形状的摩托车外观零部件，然后借助信息技术对数字模型进一步处理，将摩托车各个零部件的外部模型转化为数字程式表达。使用3D打印技术进行改装件制作时（前期使用电脑软件进行建模、中期 直接从云端进行3D打印、后期改装件装车过程等）所能提高的产品精细度等要素将大大提升。

3 如何使用3D打印技术进行摩托车外观改装

3D打印技术在进行改装时的实际操作方式、机动车制造过程中的实际操作步骤等较为多样，例如将金属材料进行溶化处理后再进行分层堆积、在原厂部件的装卸位置和插槽（螺丝孔等）进行红外线扫描、在电子设备上进行三维建模后施行3D打印等。

3.1 设计方法

在摩托车外观的前期改装设计过程中，可以使用3D打印技术对原车进行红外线扫描，并在智能设备上（电脑、平板电脑、手机） 使用软件对其直接进行编辑。3D打印技术不仅可以实现其零部件的制造，同时还能够进行实物的红外线扫描。对于某些特定的改装厂家而言，一些零部件的图纸还涉及知识产权等问题，厂家得到的可能只是实物模型。这时就可以通过3D打印技术对实物模型进行红外线扫描，快速获得信息化的、虚拟的3D模型。然后，在获得3D模型后就能够对其进行初步的设计处理，快速了解产品结构，方便缩短研发周期和简化设计工作[2]。

3.2 制作方法

根据上述摩托车外观改装件的制作方式，可对摩托车及其改装件进行3D建模处理。在这个过程中需扫描实物，即运用数字化扫描设备，对实物进行红外线扫描，在电脑上同步显示出三维数字模型。在生成3D模型后，可进一步进行切片处理。通过计算机的自动控制系统，对扫描后的三维数字模型文件进行切片分层处理。在进行处理之后，该3D模型即可被进行3D打印，实现电脑和3D打印机的同步运行，按照设定程序进行摩托车改装零部件的打印，打印完成后还需要对其进行手工打磨、表面抛光等预处理。经过以上步骤的逐步操作，即可生成摩托车改装所需的零部件。摩托车改装件在进行3D打印时进行的操作（金属分子溶化再堆积、ABS工程塑料或碳纤维材料的堆积等制作工序）较为多样化，当前3D打印机上的使用材料并不局限于树脂会工程化合塑料，金属材料也可进行操作，且成形周期相差无几。金属经过激光或电子束对金属粉末进行熔化处理而分层堆积金属，继而直接形成金属。采用3D打印技术进行制造，其SLS选区激光烧结技术可直接制作结构复杂的模具，首先是降低了制造时间与综合成本，其次是精确性提高了不止一个层次，而且可以有效提高模具的使用寿命。3D打印技术可利用逐层材料的堆积法加工实体模型，比如换挡制造时即可使用3D打印技术中的SLS选区激光烧结技术进行分层而整合的制造融合，相关摩托车改装维修人员在将3D打印技术应用到实际的汽车零部件定制工作中时，应积极采用增材加工方法，以大幅度节约汽车零部件定制所需的原材料，使定制的汽车零部件在自身重量上与内部结构上都能做到最大程度的优化，进而有效实现汽车零部件定制工作的精简化，促进摩托车维修、改装行业的科学化发展与资源保护工作的全面开展。

4 使用3D打印技术进行摩托车改装的具体实践案例

现代摩托车具有多种多样的改装可能。例如，街道型摩托车、赛道型摩托车的油箱材质或形状（纯铜或合金装饰、 油箱体的铝合金或不锈钢材质、油箱的重新锻造等）、车把的朝向与位置（分离式车把、一体式车把、车把的高低及长短调节等）、轮毂的尺寸与辐条样式（铝合金轮圈、 碳纤维轮毂盖、不锈钢材质复合型辐条、发散型或圆盘一体型辐条等）、灯罩（全车 各个位置灯具的位置与外形）、车架、座椅（皮质或棉质坐垫、座椅的位置等）、整车外保护壳（碳纤维材质、工程塑料材质、不锈钢材质等）等。在我们的摩托车入手的那一刻，广义上的“改装”就开始了，因为安于“素车”的摩托车用户恕我直言并不多见。如果将摩托车改装分类的话，大致可以分为：实用类改装、性能类改装和风格类改装这3个方向。“摩托车改装形式多样，改装手法五花八门，要说改装深度那就更是永无止境了。在生活之中，想简单地改装出一辆 复古越野摩托，本质上只要四大基本步骤：更换越野款小高把、升高排气离地间隙、加高后减震尺寸、更换越野轮胎[3]。例如，可以对摩托车的内部电路进行改装（加装双闪模块、车头车尾暴闪灯、档位显示模块、发动机汽缸体改装、进气与排气系统的升级、刹车系统的改装等）而本文主旨在于对摩托车‘外观’进行改装，那么就仅仅涉及对摩托车的油箱、座椅、 轮毂以及车体保护壳（塑料材质、碳纤材质或合金材质等）等部分进行设计与改装。

5 结束语

3D打印技术在摩托车外观改装件的设计及制作过程中的合理应用，不仅可以有效节约摩托车外观件制作工作的维修成本，还可以大幅度提高摩托车外观零部件工作的制作效率。因此，明确3D打印技术在摩托车乃至四轮汽车等机动车改装中的实际应用，并积极探索优化3D打印技术在机动车改装和维修领域中应用的措施，对于未来摩托车及四轮汽车等机动车改装水平的提升与机动车改装行业的发展都是十分必要的。在个性化创意设计中使用3D打印技术不仅可以满足设计领域的发展要求，同时也可以提高创意设计的效果。所以设计人员要及时更新自身的思想理念，设计出有效的平台，发挥出自身的想象力与创造力，在发挥3D打印技术优势的基础上来满足每个摩托车驾驶员对摩托车改装的要求。