以下文章來源于汽車預(yù)言家?，作者王一萍

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寶馬將可持續(xù)發(fā)展與一種全新而充滿激情的設(shè)計美學(xué)相結(jié)合，寶馬也將這種理念稱為“循環(huán)設(shè)計”。

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

針對BMW i 循環(huán)概念車的每個細節(jié)，寶馬都將可持續(xù)發(fā)展與一種全新而充滿激情的設(shè)計美學(xué)相結(jié)合，寶馬也將這種理念稱為“循環(huán)設(shè)計”。尤其在內(nèi)飾設(shè)計及配置上，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，BMW i 循環(huán)概念車運用了由再利用木粉3D打印而成的方向盤。在全新的制造方式下，木粉材料的方向盤看起來更加自然化，減輕了汽車鋼鐵與身俱來的冰冷。另外，在按鈕、零部件等減少的同時，使得寶馬這款概念車更具科技感。

由“簡”至“繁”的方向盤

在一輛汽車的生產(chǎn)制造過程中，成千上萬的零部件都是必不可少的組成部分，其中，方向盤的存在似乎是最為理所應(yīng)當(dāng)。其實，追溯到一百多年之前，汽車的設(shè)計中卻是沒有方向盤的，隨著歷史的發(fā)展，方向盤才被陸續(xù)的使用到機動車和汽車當(dāng)中。雖然方向盤的歷史并不是特別久遠，幾乎與汽車出現(xiàn)在同一個年代中，但方向盤的變遷應(yīng)用卻由內(nèi)而外改變了汽車的整體設(shè)計。

歷史資料顯示，第一次方向盤的使用是在1896年。在此之前，汽車是沒有真正的方向盤。當(dāng)時汽車的原型都是馬車，在設(shè)計轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時，設(shè)計者大多參考船的舵柄設(shè)計，同時也有人仿制過飛機的轉(zhuǎn)向桿，用一個操縱桿或手柄來使前輪偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。但由于這兩種轉(zhuǎn)向操縱費力且不可靠，最終沒有在汽車中沿用下來。

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

1896年，當(dāng)時方向盤和轉(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)時最好的轉(zhuǎn)向裝置了，因此各個車企都開始使用圓形方向盤。

在之后長達三十多年的時間中，方向盤都僅僅作為轉(zhuǎn)向的一個執(zhí)行部件，而這也是其目前最大、最重要的功能。到了1927年，各汽車廠商開始將外置的喇叭結(jié)合到了方向盤上，一時間方向盤與喇叭整合開始成為方向盤的一個標準。

二戰(zhàn)結(jié)束之后，隨著動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的普及，駕駛的任務(wù)變得輕松起來，同步于車載電子系統(tǒng)的發(fā)展，方向盤上被賦予更多了的功能，除了最開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“方向盤”從最早的鐵桿設(shè)計變成了圓盤，在功能地位上，它也從最早可有可無的零部件變成一輛汽車最重要的功能中心，操控汽車最多的組成部分?？梢哉f，現(xiàn)在的方向盤是一個多功能、多零件的結(jié)合體，它的一系列技術(shù)應(yīng)用讓汽車走在了智能化領(lǐng)域的前列。

多功能方向盤背后的污染與資源浪費

當(dāng)一輛汽車擁有更多的功能技術(shù)應(yīng)用，就需要大量的開關(guān)進行控制。為了增強便利性，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上。表面上看，多功能方向盤讓一輛汽車的駕乘體驗更加方便，但在生產(chǎn)制造的背后，也大大的增加了產(chǎn)品污染。

對于一輛傳統(tǒng)汽車的方向盤，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)的過程中，根據(jù)固態(tài)材料熔點的不同，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?，對水資源產(chǎn)生部分污染。

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

在目前的汽車方向盤中，產(chǎn)生污染的不止于骨架和發(fā)泡，有些方向盤還要求有外表縫皮，這一般由工人完成；還有方向盤要求有木料，將木片疊積后再上漆。這些特殊的需求將使方向盤的使用材料進一步增多，由此產(chǎn)生了材料浪費。

另外，隨著方向盤的功能鍵大幅增多，越來越多的觸點模塊并集成一部分電氣線束和電路板在上面，方向盤與車身線束連接的線路多達幾十個。在這種情況下，主要由柔性扁平電纜、做相對轉(zhuǎn)動的上下殼體、線束和接插件等組成的時鐘彈簧成為中間的重要連接。功能鍵越多，則使用的時鐘彈簧、電線等數(shù)目都會相對增加。

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)概念車在方向盤的設(shè)計上使用再利用的木粉進行3D打印。在減少傳統(tǒng)方向盤鎂鋁等金屬材料使用的同時，還將進一步減少方向盤上零部件的使用，從而在功能簡化的過程中降低原料使用。

據(jù)了解，一輛傳統(tǒng)汽車的方向盤生產(chǎn)大約需要1kg的鋁合金，在使用木粉3D打印時，其至少將為每輛車節(jié)省1kg的鎂鋁合金。按照2020年寶馬集團232.4萬輛（寶馬品牌、MINI品牌和勞斯萊斯品牌）的全球銷量，粗略計算該技術(shù)每年至少為寶馬節(jié)省2324噸鋁合金。

從BMW i 循環(huán)概念車的方向盤上看，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下，使用木粉是對資源的一種再次利用，這使寶馬在實現(xiàn)環(huán)保的基礎(chǔ)上對資源進行二次利用。

除了原材料方面的改變，BMW i 循環(huán)概念車的方向盤是以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、珠寶、建筑、航空航天等領(lǐng)域。相關(guān)預(yù)測顯示，到2025年時，3D打印的潛在經(jīng)濟影響將達到0.2萬億美元。

對于寶馬而言，3D打印技術(shù)也并不陌生，在過去十多年的時間中，它已經(jīng)通過3D打印方式生產(chǎn)了超100萬個零部件，這也使寶馬成為了第一家利用3D打印技術(shù)批量生產(chǎn)成千上萬個金屬零部件的汽車制造商。

資料顯示，早在2018年時，寶馬集團就投資1000多萬歐元，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，寶馬集團旗下的三個公司都在一定程度上使用了 3D打印部件，勞斯萊斯自2012年以來一直在使用，MINI現(xiàn)在向其客戶提供此選項，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，則是在循環(huán)經(jīng)濟原則下針對性地進行技術(shù)探索和創(chuàng)新性生產(chǎn)。相比汽車零部件傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方式，3D打印技術(shù)一方面可以實現(xiàn)更為精準細致的圖案，并在保證高質(zhì)量生產(chǎn)的前提下實現(xiàn)輕量化。另一方面，零部件在打印過程中可以快速成型，減少組裝時間，利于批量生產(chǎn)。除此之外，3D打印技術(shù)還可以滿足用戶的個性化需求。對于逐步走向年輕化、多需求的汽車市場來說，3D打印技術(shù)將在很大程度上增加寶馬未來汽車創(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重量，約為10%-15%，從而提升燃油經(jīng)濟性。尤其在車身、底盤和發(fā)動機方面，3D打印都可以通過對鋼、橡膠等材料進行生產(chǎn)制作，從而減少原材料的浪費，降低勞動力成本。與此同時，通過一體打印制作，方向盤的功能按鍵幾乎將完全消失，這使BMW i循環(huán)概念車在精簡中實現(xiàn)科技提升。