【连载】宝马的循环经济（八）——木粉3D打印让方向盘告别按键

作者|王一平

编辑|王新

来源|汽车预言家

在德国2021国际汽车及智能出行博览会(IAA)上，宝马集团在全球发布了BMW i Vision Circular。在这款概念车中，方向盘不再是按键功能的组合，更多的是一件木粉印刷的工艺品。

对于BMW i cycle概念车的每一个细节，BMW都将可持续发展与一种全新的、充满激情的设计美学相结合，BMW也称之为“循环设计”。尤其是在内饰设计和配置上，超越了豪华的氛围，体现了宝马可持续的材料和制造技术，包括一个全新的3D打印组件。

与传统方向盘相比，宝马i cycle概念车使用了由回收木粉3D打印而成的方向盘。在全新的制造方式下，木粉材质的方向盘看起来更加自然，减少了汽车钢材固有的冰冷。此外，在减少按钮和零件的同时，宝马的概念车更具科技感。

越来越复杂的方向盘

在一辆汽车的制造过程中，成千上万的零部件都是不可或缺的部件，其中方向盘的存在似乎是最自然不过的。其实在一百多年前，汽车的设计中是没有方向盘的。随着历史的发展，方向盘相继被用在机动车和汽车上。虽然方向盘的历史并不是特别长，但几乎和汽车在同一个时代，方向盘不断变化的应用从内到外改变了汽车的整体设计。

历史资料显示，方向盘的首次使用是在1896年。在此之前，汽车没有真正的方向盘。当时汽车的原型是马车。设计者在设计操舵系统时，大多参考了船的舵的设计。同时也有人仿制了飞机的转向杆，用操纵杆或手柄偏转前轮来实现转向。但由于这两种转向操作既费力又不可靠，最终并没有在汽车上使用。

到了1896年弗雷德里克。英国的Strickland和汽车制造商A.J.Drak将船用转向柱和方向盘技术应用于汽车。当时方向盘和转向柱都是垂直安装的，这是当时最好的转向装置，虽然不方便，所以所有汽车企业都开始使用圆形方向盘。直到1897年，戴姆勒。Paririan制造了第一辆转向柱和方向盘倾斜的汽车。

30多年过去了，方向盘只是作为转向的执行部分，这也是它目前最大最重要的功能。1927年，福特A型车将T型车的外喇叭与方向盘合二为一，方向盘与喇叭的一体化成为方向盘的标配。第二年，克莱斯勒开始研究方向盘的材质，排除了铁方向盘和普通木质方向盘。

二战结束后，随着动力转向系统的普及，驾驶的任务变得更加容易。随着车载电子系统的发展，方向盘被赋予了更多的功能。除了最初的喇叭和音量键，现在还增加了气囊、音量调节、定速巡航等一系列功能。

到现在，汽车“方向盘”已经从最早的铁质设计变成了圆盘，在功能位置上，也从最早的可有可无的零件变成了一辆汽车最重要的功能中枢，对汽车的控制最大。可以说现在的方向盘是多功能多部件的结合体，其一系列的技术应用让汽车走在了智能化领域的最前沿。

mul背后的污染和资源浪费……功能方向盘

当一辆车有更多的功能技术应用时，就需要大量的开关来控制。为了增强便利性，将更多的控制力集中在驾驶员身上，这意味着必须在方向盘上增加更多的按钮。表面上看，多功能方向盘让一辆车的驾驶体验更加便捷，但在制造的背后，也大大增加了产品污染。

对于传统汽车的方向盘来说，其主要部分主要由骨架和泡沫组成。其中，骨架通常是锌合金或铝合金。为了节约成本，一些制造商正试图采用更便宜、更轻的镁合金。骨架由工业压铸制造。首先将固体材料熔化成液态，然后将液态金属注入压铸模具，压铸完成后打开冷却，最后去除毛刺，得到完整的骨架。

在骨骼制作过程中，根据固体材料熔点的不同，需要大量的热量才能熔化，这意味着煤炭燃烧产生热能的过程中会形成更多的污染气体。另一方面，金属材料变成液体后会部分残留，不能完全变成固体，可能残留在水中，对水资源造成部分污染。

此外，方向盘的制作还需要在发泡机中固定骨架，使得方向盘非常握持。在这个过程中，模具也被使用，聚氨酯被注入其中。当发生化学反应时，泡沫会立即在模具中膨胀并包裹电枢。在这个过程中，使用塑料泡沫本身就是一种污染物。另外，在后期的汽车使用中，方向盘泡沫的使用会导致车内甲醛和pH值超标，影响空气质量。

现在的汽车方向盘，污染不仅仅是骨架和发泡造成的，有些方向盘需要外缝，一般都是工人完成；而且方向盘要求木质，油漆前木屑叠放。这些特殊要求会进一步增加方向盘所用的材料，造成材料浪费。

此外，随着方向盘功能键的显著增加，越来越多的触点模块与一部分电气线束和电路板集成在一起，方向盘和车身线束之间连接了几十条线。在这种情况下，主要由柔性扁平电缆、相对转动的上下壳体、线束和连接器组成的时钟弹簧就成为中间的重要连接。功能键越多，用的发条和线就越多。

木粉3D打印每年为宝马节省2324吨铝合金。

为了更彻底地贯彻“再思考、精简、再利用、再回收”的原则，宝马i cycle概念车在方向盘的设计上使用了回收的木粉进行3D打印。在减少传统方向盘使用镁、铝等金属材料的同时，还会进一步减少方向盘上零部件的使用，从而在简化功能的过程中减少原材料的使用。

据了解，一辆传统汽车的方向盘生产需要1kg左右的铝合金。使用木粉进行3D打印时，每辆车至少会节省1kg的镁铝合金。按照宝马集团2020年全球销量232.4万辆(宝马品牌、MINI品牌、劳斯莱斯品牌)粗略计算，这项技术每年将为宝马节省至少2324吨铝合金。

从宝马i cycle概念车的方向盘来看，它使用的是木粉，木粉是指木材制成的粉末，一般来自家具厂、密度板厂等加工剩下的边角料。木粉可用于蚊香、皮革、服装、造纸等。是一种新型节能环保原料。在木材资源急剧减少的趋势下，使用木粉是一种资源再利用，使宝马在环保的基础上实现资源再利用。

除了原材料的变化，宝马i cycle概念车的方向盘是3D打印制作的。据了解，3D打印技术已经诞生了30多年，现在已经广泛应用于模具制造、汽车、珠宝、建筑、航空航天等领域。相关预测显示，到2025年，3D打印的潜在经济影响将达到0.2万亿美元。

对于宝马来说，3D打印技术并不陌生。在过去的十年里，它通过3D打印生产了超过100万个零件，这使得宝马成为第一个利用3D打印技术批量生产数千个金属零件的汽车制造商。

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资料显示，早在2018年，宝马集团就投资超过1000万欧元，在慕尼黑北部的Oberschleissheim建立了全新的3D打印R&D和生产中心。目前，宝马集团旗下的三家公司已经在一定程度上使用了3D打印组件，劳斯莱斯从2012年开始使用，MINI现在向客户提供这一选项，而宝马在新款i8 Roadster上使用3D打印组件。

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这次宝马用木粉3D打印方向盘，是在循环经济原则下的技术探索和创新生产。与汽车零部件的传统制造方式相比，3D打印技术一方面可以实现更精确、更细致的图案，在保证高质量生产的前提下实现轻量化。另一方面，零件可以在印刷过程中快速成型，减少了装配时间，有利于批量生产。此外，3D打印技术还可以满足用户的个性化需求。对于更年轻、要求更高的汽车市场，3D打印技术将大大增加宝马未来的汽车创新效率。

更重要的是，使用3D打印技术生产轻质部件可以使汽车重量减轻约10%-15%，从而提高燃油经济性……。特别是在车身、底盘、发动机上，3D打印可以用钢材、橡胶等材料，减少原材料浪费，降低人工成本。同时，通过一体化印刷和生产，方向盘的功能按键将几乎完全消失，这使得宝马i cycle概念车在简化中实现了技术提升。

作者|王一平

编辑|王新

来源|汽车预言家

在德国2021国际汽车及智能出行博览会(IAA)上，宝马集团在全球发布了BMW i Vision Circular。在这款概念车中，方向盘不再是按键功能的组合，更多的是一件木粉印刷的工艺品。

对于BMW i cycle概念车的每一个细节，BMW都将可持续发展与一种全新的、充满激情的设计美学相结合，BMW也称之为“循环设计”。尤其是在内饰设计和配置上，超越了豪华的氛围，体现了宝马可持续的材料和制造技术，包括一个全新的3D打印组件。

与传统方向盘相比，宝马i cycle概念车使用了由回收木粉3D打印而成的方向盘。在全新的制造方式下，木粉材质的方向盘看起来更加自然，减少了汽车钢材固有的冰冷。此外，在减少按钮和零件的同时，宝马的概念车更具科技感。

越来越复杂的方向盘

在一辆汽车的制造过程中，成千上万的零部件都是不可或缺的部件，其中方向盘的存在似乎是最自然不过的。其实在一百多年前，汽车的设计中是没有方向盘的。随着历史的发展，方向盘相继被用在机动车和汽车上。虽然方向盘的历史并不是特别长，但几乎和汽车在同一个时代，方向盘不断变化的应用从内到外改变了汽车的整体设计。

历史资料显示，方向盘的首次使用是在1896年。在此之前，汽车没有真正的方向盘。当时汽车的原型是马车。设计者在设计操舵系统时，大多参考了船的舵的设计。同时也有人仿制了飞机的转向杆，用操纵杆或手柄偏转前轮来实现转向。但由于这两种转向操作既费力又不可靠，最终并没有在汽车上使用。

到了1896年弗雷德里克。英国的Strickland和汽车制造商A.J.Drak将船用转向柱和方向盘技术应用于汽车。当时方向盘和转向柱都是垂直安装的，这是当时最好的转向装置，虽然不方便，所以所有汽车企业都开始使用圆形方向盘。直到1897年，戴姆勒。Paririan制造了第一辆转向柱和方向盘倾斜的汽车。

30多年过去了，方向盘只是作为转向的执行部分，这也是它目前最大最重要的功能。1927年，福特A型车将T型车的外喇叭与方向盘合二为一，方向盘与喇叭的一体化成为方向盘的标配。第二年，克莱斯勒开始研究方向盘的材质，排除了铁方向盘和普通木质方向盘。

二战结束后，随着动力转向系统的普及，驾驶的任务变得更加容易。随着车载电子系统的发展，方向盘被赋予了更多的功能。除了最初的喇叭和音量键，现在还增加了气囊、音量调节、定速巡航等一系列功能。

时至今日，汽车“方向盘”已经从最早的铁制设计变成了圆盘，在功能位置上，也从最早的可有可无的零件变成了汽车最重要的功能中枢……哪个最能控制汽车？可以说现在的方向盘是多功能多部件的结合体，其一系列的技术应用让汽车走在了智能化领域的最前沿。

多功能方向盘背后的资源污染和浪费

当一辆车有更多的功能技术应用时，就需要大量的开关来控制。为了增强便利性，将更多的控制力集中在驾驶员身上，这意味着必须在方向盘上增加更多的按钮。表面上看，多功能方向盘让一辆车的驾驶体验更加便捷，但在制造的背后，也大大增加了产品污染。

对于传统汽车的方向盘来说，其主要部分主要由骨架和泡沫组成。其中，骨架通常是锌合金或铝合金。为了节约成本，一些制造商正试图采用更便宜、更轻的镁合金。骨架由工业压铸制造。首先将固体材料熔化成液态，然后将液态金属注入压铸模具，压铸完成后打开冷却，最后去除毛刺，得到完整的骨架。

在骨骼制作过程中，根据固体材料熔点的不同，需要大量的热量才能熔化，这意味着煤炭燃烧产生热能的过程中会形成更多的污染气体。另一方面，金属材料变成液体后会部分残留，不能完全变成固体，可能残留在水中，对水资源造成部分污染。

此外，方向盘的制作还需要在发泡机中固定骨架，使得方向盘非常握持。在这个过程中，模具也被使用，聚氨酯被注入其中。当发生化学反应时，泡沫会立即在模具中膨胀并包裹电枢。在这个过程中，使用塑料泡沫本身就是一种污染物。另外，在后期的汽车使用中，方向盘泡沫的使用会导致车内甲醛和pH值超标，影响空气质量。

现在的汽车方向盘，污染不仅仅是骨架和发泡造成的，有些方向盘需要外缝，一般都是工人完成；而且方向盘要求木质，油漆前木屑叠放。这些特殊要求会进一步增加方向盘所用的材料，造成材料浪费。

此外，随着方向盘功能键的显著增加，越来越多的触点模块与一部分电气线束和电路板集成在一起，方向盘和车身线束之间连接了几十条线。在这种情况下，主要由柔性扁平电缆、相对转动的上下壳体、线束和连接器组成的时钟弹簧就成为中间的重要连接。功能键越多，用的发条和线就越多。

木粉3D打印每年为宝马节省2324吨铝合金。

为了更彻底地贯彻“再思考、精简、再利用、再回收”的原则，宝马i cycle概念车在方向盘的设计上使用了回收的木粉进行3D打印。在减少传统方向盘使用镁、铝等金属材料的同时，还会进一步减少方向盘上零部件的使用，从而在简化功能的过程中减少原材料的使用。

据了解，一辆传统汽车的方向盘生产需要1kg左右的铝合金。使用木粉进行3D打印时，每辆车至少会节省1kg的镁铝合金。按照宝马集团2020年全球销量232.4万辆(宝马品牌、MINI品牌、劳斯莱斯品牌)粗略计算，这项技术每年将为宝马节省至少2324吨铝合金。

从宝马i cycle概念车的方向盘来看，它使用的是木粉，木粉是指木材制成的粉末，一般来自家具厂、密度板厂等加工剩下的边角料。木粉可用于蚊香、皮革、服装、造纸等。是一种新型节能环保原料。在木材资源急剧减少的趋势下，使用木粉是一种资源再利用，使宝马在环保的基础上实现资源再利用。

除了原材料的变化，宝马i cycle概念车的方向盘是3D打印制作的。据了解，3D打印技术已经诞生了30多年，现在已经广泛应用于模具制造、汽车、珠宝、建筑、航空航天等领域。相关预测显示，到2025年，3D打印的潜在经济影响将达到0.2万亿美元。

对于宝马来说，3D打印技术并不陌生。在过去的十年里，它通过3D打印生产了超过100万个零件，这使得宝马成为第一个利用3D打印技术批量生产数千个金属零件的汽车制造商。

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资料显示，早在2018年，宝马集团就投资超过1000万欧元，在慕尼黑北部的Oberschleissheim建立了全新的3D打印R&D和生产中心。目前，宝马集团旗下的三家公司已经在一定程度上使用了3D打印组件，劳斯莱斯从2012年开始使用，MINI现在向客户提供这一选项，而宝马在新款i8 Roadster上使用3D打印组件。

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这次宝马用木粉3D打印方向盘，是在循环经济原则下的技术探索和创新生产。与汽车零部件的传统制造方式相比，3D打印技术一方面可以实现更精确、更细致的图案，在保证高质量生产的前提下实现轻量化。另一方面，零件可以在印刷过程中快速成型，减少了装配时间，有利于批量生产。此外，3D打印技术还可以满足用户的个性化需求。对于更年轻、要求更高的汽车市场，3D打印技术将大大增加宝马未来的汽车创新效率。

更重要的是，使用3D打印技术生产轻质部件可以使汽车重量减轻约10%-15%，从而提高燃油经济性……。特别是在车身、底盘、发动机上，3D打印可以用钢材、橡胶等材料，减少原材料浪费，降低人工成本。同时，通过一体化印刷和生产，方向盘的功能按键将几乎完全消失，这使得宝马i cycle概念车在简化中实现了技术提升。

标签：宝马劳斯莱斯MINI福特理念

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