3D打印碳纤维复合结构，轻量化车身真的可以不用开模了吗？

在追求极致性能与效率的新能源汽车赛道，轻量化早已不是“可选项”，而是制胜的必修课。为达此目标，从车身结构到部件设计，从材料创新到工艺突破，产业链上下游正在重塑一切。而如今，一项技术的崛起，正试图打破“开模=制造”的路径依赖——那就是3D打印碳纤维复合结构。

这不仅是一种工艺变革，更可能是整车制造模式的根本性重构。

轻量化的终局：既要结构刚性，也要自由形态

在传统制造逻辑中，碳纤维复合材料因其比强度与比刚度优势，成为轻量化首选。然而，其加工门槛极高：

• 碳纤维编织与预浸布工艺复杂；
• 模具制作成本高、周期长；
• 零件形状受限于脱模角与分模线；

尤其在设计阶段频繁迭代的新车型开发过程中，“开模—验证—再开模”成为进度的天敌。

于是，问题变得尖锐：碳纤维真的只能走传统路径吗？

答案是：不一定了。

3D打印 x 碳纤维：工艺重塑的新可能

以连续纤维增强热塑性材料为核心，近年来多个打印平台开始支持“复合材料3D打印”，将碳纤维直接引入打印路径，构建局部强化或整体增强结构。

不同于传统“预成型 + 热压”路径，这种方法不依赖模具，采用如下方式实现成型：

1. 共挤出技术（Co-Extrusion）：将热塑性基体与连续碳纤维同步输出；
2. 局部加固路径控制：按力学需求强化关键载荷路径；
3. 支持复杂几何结构：无需考虑脱模限制，自由度极高；

目前，主流技术路线包括 Markforged、Raise3D、Anisoprint 等平台，其材料体系主要涵盖：

模具的“缺席”，并不代表制造的不可靠

一个常见误区是：“不开模=精度差=不可靠”。但事实是，随着复合打印精度、工艺控制与后处理能力提升，结构件功能性已能媲美传统加工件，甚至在某些工况下实现超越。

举个例子，某头部车企在电驱系统支架结构验证中，通过碳纤维复合材料3D打印方式制造测试件，不仅满足强度要求，还通过优化内部结构实现减重15%，加工周期缩短至1天。

更关键的是，这类结构件无需开模、无需等待，即打即测。

这对于“从零到壳”的车身开发阶段，意味着巨大的响应速度优势。

三种典型应用路径：不只是车壳那么简单

1. 电池舱体与壳体结构：如动力电池包上壳体，通过碳纤复合材料实现高强度隔热与轻质结构；
2. 异形部件支撑结构：如异形线束夹持、复杂空调管道支架等，传统开模成本高，3D打印优势明显；
3. 试验验证结构件：尤其在样车、概念车阶段，利用打印方式快速验证载荷路径、刚性变化、振动响应等参数；

趋势一：从结构件到主承力部件的演化

目前3D打印碳纤复合结构在整车中的位置，仍偏向“辅助结构”，但随着复合材料工艺成熟与仿真协同设计的发展，逐步向更核心的车身骨架、横梁、防撞梁拓展。

同时，拓扑优化算法的发展也为“非规则结构”制造提供支撑，使得传统加工无法实现的仿生结构成为可能。

例如：

• 使用拓扑算法优化后的防撞梁，打印结构仅保留受力关键路径，重量降低30%，但碰撞吸能能力维持原有水平；
• 车顶加强梁中引入格构式连续碳纤路径设计，打破传统一体冲压束缚，局部刚性提升明显；

趋势二：3D打印正成为车企的“内部能力”

与早期“外包打印”不同，越来越多车企将3D打印系统部署至研发中心或试制车间，使得结构验证与打印制造并行推进，缩短产品定义周期。

以宝马、蔚来为代表的新势力制造商，已在内部建立“快速结构打印平台”，用于每日结构验证、夹具替换、改型测试等。

趋势三：从打印一件，到建立柔性平台

当前市面上的3D打印复合平台，正从“原型制造工具”向“柔性制造平台”演进。例如 Raise3D 推出的工业级打印系统，支持：

• 多喷头并行打印，提升复材结构打印效率；
• 云端任务调度 + 多机并联，支撑生产型业务；
• 打印+CNC后处理一体化，保障终端装配精度；

那么，真的可以不再开模了吗？

答案或许是：在越来越多场景里，是的。

模具的价值仍在于大规模复制的成本控制，但在新车型前期、小批量制造、异形结构定制、结构验证测试等场景中，“模具依赖”正在被瓦解。

在未来一辆智能电动汽车的制造逻辑中，不再是“设计—开模—成型”，而可能是：“设计—打印—验证—迭代—打印”。

模具不是消失了，而是被边缘化了。

写在最后

碳纤维3D打印技术的突破，不仅是一种工艺的颠覆，更是制造哲学的转变：

从被模具限制，到让结构自由。

而这份自由，或将成为下一代新能源汽车轻量化竞争中的关键武器。

轻量化车身真的可以不用开模了吗？

在越来越多试验场、验证中心与车间的打印平台上，这个答案，正在变成现实。