在2021德國(guó)國(guó)際汽車(chē)及智慧出行博覽會(huì)（IAA）上，寶馬集團(tuán)全球首發(fā)了BMW i 循環(huán)概念車(chē)（BMW i Vision Circular）。在這款概念車(chē)上，方向盤(pán)不再是一個(gè)按鍵功能的結(jié)合體，其更多的變成了由木粉打印制成的工藝品。

針對(duì)BMW i 循環(huán)概念車(chē)的每個(gè)細(xì)節(jié)，寶馬都將可持續(xù)發(fā)展與一種全新而充滿(mǎn)激情的設(shè)計(jì)美學(xué)相結(jié)合，寶馬也將這種理念稱(chēng)為“循環(huán)設(shè)計(jì)”。尤其在內(nèi)飾設(shè)計(jì)及配置上，豪華氛圍之外，更多體現(xiàn)了寶馬可持續(xù)材料與制造工藝，其中就包括一款全新的3D打印零部件。

相比傳統(tǒng)的方向盤(pán)，BMW i 循環(huán)概念車(chē)運(yùn)用了由再利用木粉3D打印而成的方向盤(pán)。在全新的制造方式下，木粉材料的方向盤(pán)看起來(lái)更加自然化，減輕了汽車(chē)鋼鐵與身俱來(lái)的冰冷。另外，在按鈕、零部件等減少的同時(shí)，使得寶馬這款概念車(chē)更具科技感。

由“簡(jiǎn)”至“繁”的方向盤(pán)

在一輛汽車(chē)的生產(chǎn)制造過(guò)程中，成千上萬(wàn)的零部件都是必不可少的組成部分，其中，方向盤(pán)的存在似乎是最為理所應(yīng)當(dāng)。其實(shí)，追溯到一百多年之前，汽車(chē)的設(shè)計(jì)中卻是沒(méi)有方向盤(pán)的，隨著歷史的發(fā)展，方向盤(pán)才被陸續(xù)的使用到機(jī)動(dòng)車(chē)和汽車(chē)當(dāng)中。雖然方向盤(pán)的歷史并不是特別久遠(yuǎn)，幾乎與汽車(chē)出現(xiàn)在同一個(gè)年代中，但方向盤(pán)的變遷應(yīng)用卻由內(nèi)而外改變了汽車(chē)的整體設(shè)計(jì)。

歷史資料顯示，第一次方向盤(pán)的使用是在1896年。在此之前，汽車(chē)是沒(méi)有真正的方向盤(pán)。當(dāng)時(shí)汽車(chē)的原型都是馬車(chē)，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)者大多參考船的舵柄設(shè)計(jì)，同時(shí)也有人仿制過(guò)飛機(jī)的轉(zhuǎn)向桿，用一個(gè)操縱桿或手柄來(lái)使前輪偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。但由于這兩種轉(zhuǎn)向操縱費(fèi)力且不可靠，最終沒(méi)有在汽車(chē)中沿用下來(lái)。

1896年，弗雷德里克?斯特林克蘭（Frederiek.Strickland）及汽車(chē)制造商德雷克（A.J.Drak）將船用轉(zhuǎn)向柱和方向盤(pán)技術(shù)應(yīng)用到汽車(chē)上

1896年，當(dāng)時(shí)方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向柱是垂直安裝的，雖然有一定的不便性，但是已經(jīng)是當(dāng)時(shí)最好的轉(zhuǎn)向裝置了，因此各個(gè)車(chē)企都開(kāi)始使用圓形方向盤(pán)。

在之后長(zhǎng)達(dá)三十多年的時(shí)間中，方向盤(pán)都僅僅作為轉(zhuǎn)向的一個(gè)執(zhí)行部件，而這也是其目前最大、最重要的功能。到了1927年，各汽車(chē)廠商開(kāi)始將外置的喇叭結(jié)合到了方向盤(pán)上，一時(shí)間方向盤(pán)與喇叭整合開(kāi)始成為方向盤(pán)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

二戰(zhàn)結(jié)束之后，隨著動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的普及，駕駛的任務(wù)變得輕松起來(lái)，同步于車(chē)載電子系統(tǒng)的發(fā)展，方向盤(pán)上被賦予更多了的功能，除了最開(kāi)始的喇叭和音量鍵外，現(xiàn)在還增加了安全氣囊、音量調(diào)節(jié)、定速巡航等一系列功能。

發(fā)展至今，汽車(chē)“方向盤(pán)”從最早的鐵桿設(shè)計(jì)變成了圓盤(pán)，在功能地位上，它也從最早可有可無(wú)的零部件變成一輛汽車(chē)最重要的功能中心，操控汽車(chē)最多的組成部分?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)在的方向盤(pán)是一個(gè)多功能、多零件的結(jié)合體，它的一系列技術(shù)應(yīng)用讓汽車(chē)走在了智能化領(lǐng)域的前列。

多功能方向盤(pán)背后的污染與資源浪費(fèi)

當(dāng)一輛汽車(chē)擁有更多的功能技術(shù)應(yīng)用，就需要大量的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。為了增強(qiáng)便利性，讓更多的控制權(quán)集中到駕駛者手中，這就意味著必須把更多的按鈕增加到方向盤(pán)上。表面上看，多功能方向盤(pán)讓一輛汽車(chē)的駕乘體驗(yàn)更加方便，但在生產(chǎn)制造的背后，也大大的增加了產(chǎn)品污染。

對(duì)于一輛傳統(tǒng)汽車(chē)的方向盤(pán)，其主體部分主要由骨架和發(fā)泡構(gòu)成。其中，骨架一般為鋅合金或鋁合金，為了節(jié)約成本，有些生產(chǎn)廠家正在嘗試采用更便宜、更輕的鎂合金。骨架制造為工業(yè)壓鑄，首先將固態(tài)材料融化成液態(tài)，然后將液態(tài)金屬注入壓鑄模具，等待壓鑄完成后，打開(kāi)冷卻，最終去除毛刺即可得到完整的骨架。

在骨架生產(chǎn)的過(guò)程中，根據(jù)固態(tài)材料熔點(diǎn)的不同，其融化需要大量的熱量，這就意味著在煤燃燒產(chǎn)生熱能的過(guò)程中將形成較多的污染氣體。另一方面，金屬材料在變成液體后將存在部分殘余，不能完全變成固體，這或?qū)埩粼谒?，?duì)水資源產(chǎn)生部分污染。

除此之外，方向盤(pán)的生產(chǎn)還需要將骨架固定在發(fā)泡機(jī)中，使得方向盤(pán)很有握感。該過(guò)程也是利用模具，在其中注入聚胺甲酸酯，當(dāng)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后，泡沫塑料會(huì)立即在模具內(nèi)膨脹，包裹住電樞。在這個(gè)過(guò)程中，塑料發(fā)泡的使用本身就是一種污染物，另外，在后期的汽車(chē)使用中，由于方向盤(pán)發(fā)泡的使用會(huì)導(dǎo)致車(chē)內(nèi)甲醛、pH值等數(shù)值超標(biāo)，影響空氣質(zhì)量。

在目前的汽車(chē)方向盤(pán)中，產(chǎn)生污染的不止于骨架和發(fā)泡，有些方向盤(pán)還要求有外表縫皮，這一般由工人完成；還有方向盤(pán)要求有木料，將木片疊積后再上漆。這些特殊的需求將使方向盤(pán)的使用材料進(jìn)一步增多，由此產(chǎn)生了材料浪費(fèi)。

另外，隨著方向盤(pán)的功能鍵大幅增多，越來(lái)越多的觸點(diǎn)模塊并集成一部分電氣線(xiàn)束和電路板在上面，方向盤(pán)與車(chē)身線(xiàn)束連接的線(xiàn)路多達(dá)幾十個(gè)。在這種情況下，主要由柔性扁平電纜、做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的上下殼體、線(xiàn)束和接插件等組成的時(shí)鐘彈簧成為中間的重要連接。功能鍵越多，則使用的時(shí)鐘彈簧、電線(xiàn)等數(shù)目都會(huì)相對(duì)增加。

木粉3D打印的意義

為了更加徹底的貫徹“再思考、再精減、再利用、再循環(huán)”原則，BMW i 循環(huán)概念車(chē)在方向盤(pán)的設(shè)計(jì)上使用再利用的木粉進(jìn)行3D打印。在減少傳統(tǒng)方向盤(pán)鎂鋁等金屬材料使用的同時(shí)，還將進(jìn)一步減少方向盤(pán)上零部件的使用，從而在功能簡(jiǎn)化的過(guò)程中降低原料使用。

據(jù)了解，一輛傳統(tǒng)汽車(chē)的方向盤(pán)生產(chǎn)大約需要1kg的鋁合金，在使用木粉3D打印時(shí)，其至少將為每輛車(chē)節(jié)省1kg的鎂鋁合金。按照2020年寶馬集團(tuán)232.4萬(wàn)輛（寶馬品牌、MINI品牌和勞斯萊斯品牌）的全球銷(xiāo)量，粗略計(jì)算該技術(shù)每年至少為寶馬節(jié)省2324噸鋁合金。

從BMW?i 循環(huán)概念車(chē)的方向盤(pán)上看，其利用的是木粉，該材料是指木材打成的粉末，一般是來(lái)源于家具廠、密度板廠等加工剩余的邊角廢料。木粉可用于蚊香、皮革、服裝、造紙等，用途廣泛，是一種新型節(jié)能環(huán)保原料。在木材資源銳減的趨勢(shì)下，使用木粉是對(duì)資源的一種再次利用，這使寶馬在實(shí)現(xiàn)環(huán)保的基礎(chǔ)上對(duì)資源進(jìn)行二次利用。

除了原材料方面的改變，BMW i 循環(huán)概念車(chē)的方向盤(pán)是以3D打印方式制造。據(jù)了解，3D打印技術(shù)已經(jīng)誕生三十多年了，現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于模具制造、汽車(chē)、珠寶、建筑、航空航天等領(lǐng)域。相關(guān)預(yù)測(cè)顯示，到2025年時(shí)，3D打印的潛在經(jīng)濟(jì)影響將達(dá)到0.2萬(wàn)億美元。

對(duì)于寶馬而言，3D打印技術(shù)也并不陌生，在過(guò)去十多年的時(shí)間中，它已經(jīng)通過(guò)3D打印方式生產(chǎn)了超100萬(wàn)個(gè)零部件，這也使寶馬成為了第一家利用3D打印技術(shù)批量生產(chǎn)成千上萬(wàn)個(gè)金屬零部件的汽車(chē)制造商。

資料顯示，早在2018年時(shí)，寶馬集團(tuán)就投資1000多萬(wàn)歐元，在慕尼黑北部的上施萊斯海姆（Oberschleissheim）建立全新3D打印研發(fā)和生產(chǎn)中心。目前，寶馬集團(tuán)旗下的三個(gè)公司都在一定程度上使用了 3D打印部件，勞斯萊斯自2012年以來(lái)一直在使用，MINI現(xiàn)在向其客戶(hù)提供此選項(xiàng)，而寶馬在新款i8 Roadster上使用3D打印部件。

此次，寶馬使用木粉3D打印方向盤(pán)，則是在循環(huán)經(jīng)濟(jì)原則下針對(duì)性地進(jìn)行技術(shù)探索和創(chuàng)新性生產(chǎn)。相比汽車(chē)零部件傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方式，3D打印技術(shù)一方面可以實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)細(xì)致的圖案，并在保證高質(zhì)量生產(chǎn)的前提下實(shí)現(xiàn)輕量化。另一方面，零部件在打印過(guò)程中可以快速成型，減少組裝時(shí)間，利于批量生產(chǎn)。除此之外，3D打印技術(shù)還可以滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性化需求。對(duì)于逐步走向年輕化、多需求的汽車(chē)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，3D打印技術(shù)將在很大程度上增加寶馬未來(lái)汽車(chē)創(chuàng)新效率。

更為重要的是，利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)輕量化組件，可以很好的減輕汽車(chē)重量，約為10%-15%，從而提升燃油經(jīng)濟(jì)性。尤其在車(chē)身、底盤(pán)和發(fā)動(dòng)機(jī)方面，3D打印都可以通過(guò)對(duì)鋼、橡膠等材料進(jìn)行生產(chǎn)制作，從而減少原材料的浪費(fèi)，降低勞動(dòng)力成本。與此同時(shí)，通過(guò)一體打印制作，方向盤(pán)的功能按鍵幾乎將完全消失，這使BMW i循環(huán)概念車(chē)在精簡(jiǎn)中實(shí)現(xiàn)科技提升。

體驗(yàn)BMW的創(chuàng)新、生態(tài)可持續(xù)與純粹的駕駛樂(lè)趣，由此開(kāi)啟。

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