輪胎花紋是重要而又復(fù)雜多變的加工難點(diǎn)，其加工的精密程度直接影響到輪胎的精度和質(zhì)量，甚至是輪胎的安全、駕駛的舒適度等等?；y的結(jié)構(gòu)往往呈現(xiàn)出空間三維扭曲、輪胎花紋具有弧度多、角度多的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的加工手段難以精準(zhǔn)完成，即使采用電火花加工工藝也存在一些難以解決的問題。

始于性能需求破局于制造技術(shù)變革

米其林與法孚合作，通過金屬3d打印設(shè)備進(jìn)行米其林輪胎模具的研發(fā)與制造，突破了傳統(tǒng)鑄造與機(jī)加工技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜紋理制造。

傳統(tǒng)上，在輪胎花紋的加工過程中，其加工工序高度集中，主要以銑加工為主，但因?yàn)榧庸さ慕嵌?、轉(zhuǎn)角等不統(tǒng)一，有些花紋還有薄而高的小筋條或者窄而深的小槽，甚至是表面不規(guī)則的坑坑洼洼結(jié)構(gòu)，所以其對(duì)刀具的要求比較高。

圖片：輪胎模具加工的幾種工藝

由于子午線輪胎活絡(luò)模設(shè)計(jì)與制造難度體現(xiàn)在模具的工作型面精度不易控制、開模與合模機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)及分型面加工要求較高等方面，子午線輪胎活絡(luò)模具型腔曲面構(gòu)造方法對(duì)模具的工作型面有較大的影響。另外機(jī)加工中刀具路徑規(guī)劃算法一旦出現(xiàn)失誤,也會(huì)直接影響輪胎的質(zhì)量。3d打印技術(shù)可以完成傳統(tǒng)機(jī)加工難以實(shí)現(xiàn)的形狀復(fù)雜度，更復(fù)雜、更好的抓力和穩(wěn)定性能無疑是高附加值輪胎的搶灘高地。

不僅是精度的問題，由于輪胎模具的很多花紋過深，在刀具的加工過程中，還會(huì)發(fā)生干涉的現(xiàn)象，這對(duì)花紋的設(shè)計(jì)帶來了不少的限制。而介于輪胎的更新?lián)Q代周期變得越來越短，這都對(duì)設(shè)計(jì)、機(jī)床編程、刀具配置與采購等等帶來了相當(dāng)大的壓力。

而金屬3D打印很好的解決了刀具干涉的問題，當(dāng)復(fù)雜性與可制造性不再是困擾輪胎模具制造的最大因素的時(shí)候，3D打印很好的釋放了輪胎產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代的便捷性，也催生了新型的輪胎制造能力。

米其林已經(jīng)感覺到增材制造的潛力，并聲稱唯一的限制是設(shè)計(jì)師的想象力，通過3D打印技術(shù)，米其林設(shè)計(jì)出獨(dú)特的雕塑系列輪胎MICHELINCrossClimate+并通過安全認(rèn)證，使得米其林的輪胎在市場(chǎng)上更具競(jìng)爭力。

-- 輪胎產(chǎn)業(yè)

輪胎模具對(duì)應(yīng)的是輪胎業(yè)，根據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，世界輪胎行業(yè)高度集中度，根據(jù)2016年度全球輪胎75強(qiáng)排行榜，銷售額超過百億美元的企業(yè)有普利司通、米其林、固特異和大陸 4 家，2015年合計(jì)銷售額717.55 億美元，占全球輪胎銷售額 1,601.35 億美元的 44.81%。這些主要廠商具備雄厚的資金實(shí)力和研發(fā)能力，引領(lǐng)著世界輪胎行業(yè)的發(fā)展方向。而據(jù)調(diào)查，大陸也已經(jīng)開始批量采購德國EOS的金屬3D打印設(shè)備用于輪胎模具的開發(fā)與制造。

中國輪胎工業(yè)發(fā)展迅速。在 1950年前，輪胎年產(chǎn)量不足 3 萬條；到 1980 年，輪胎產(chǎn)量已達(dá)到 1,146 萬條；2005年，中國輪胎產(chǎn)量達(dá)到 2.5 億條，超過美國的 2.28 億條，成為世界第一輪胎生產(chǎn)大國。如今，我國已經(jīng)成為全球輪胎最大的消耗國，也是最大輪胎生產(chǎn)國和出口國。

然而輪胎這一行業(yè)并非是一路高歌猛進(jìn)的，根據(jù)美國《輪胎商業(yè)》公布的 2017 年全球前 75 強(qiáng)輪胎企業(yè)排行榜，全球輪胎銷售收入從 2013 年出現(xiàn)拐點(diǎn)，2015 年和 2016 年均出現(xiàn)非常大的降低幅度，相比 2013 年下降了超過 300 億美元。這跟最近兩年全球輪胎市場(chǎng)整體形勢(shì)比較低迷有關(guān)，產(chǎn)能過剩，市場(chǎng)飽和，低價(jià)競(jìng)爭導(dǎo)致所有輪胎企業(yè)的銷售額再也無法像之前一樣突飛猛進(jìn)，整個(gè)輪胎市場(chǎng)進(jìn)入一個(gè)銷售整合期。

不過由于安全方面的考量，國外對(duì)輪胎的耐磨系數(shù)等標(biāo)準(zhǔn)有嚴(yán)格的要求，一般車輛行駛一定里程后都要求更換輪胎。2015年輪胎的替換需求增速為2.2%，而新增輪胎的需求增速則為1.0%，替換需求的占比2015年回升至72.8%（2014年為72.6%），為7年來最高。根據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，隨著中國等新興經(jīng)濟(jì)體汽車增速的下滑，輪胎的更換需求將繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位。

然而，根據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，由于環(huán)保的要求，我國輪胎制造業(yè)不容樂觀，目前國內(nèi)輪胎制造企業(yè) 500 余家，主要分布在山東、浙江等地，輪胎行業(yè)生產(chǎn)主要集中地多屬于京津冀及周邊“2+26”城市大氣污染防治強(qiáng)化督查區(qū)域，加之輪胎行業(yè)屬于高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)，輪胎供給端有望持續(xù)收縮。2016 年以來山東、上海等地多家落后產(chǎn)能被關(guān)停淘汰，且以全鋼子午胎產(chǎn)能關(guān)停居多，加之新增產(chǎn)能受限下，全鋼胎產(chǎn)能增速逐明顯放緩。未來伴隨環(huán)保高壓持續(xù)，國內(nèi)輪胎生產(chǎn)企業(yè)有望逐步減少，行業(yè)集中度將穩(wěn)步提升。

-- 輪胎模具產(chǎn)業(yè)

而無論如何，輪胎的市場(chǎng)發(fā)展都直接影響著輪胎模具的發(fā)展。雖然是喜憂參半的發(fā)展前景，但是輪胎模具的集中度高，技術(shù)壁壘高，專家認(rèn)為這都為3D打印的引入帶來了優(yōu)勢(shì)。具體來說輪胎模具是用于硫化成型各類輪胎的模具。

輪胎模具分類

1：活絡(luò)模具，由花紋圈，模套，上下側(cè)板組成?；罱j(luò)模具區(qū)分圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具及斜平面導(dǎo)向活絡(luò)模具?

2：兩半模具，由上模，下模兩片組成。

2015年全球輪胎模具市場(chǎng)大約有 115-153 億規(guī)模，并且每年保持溫和增長。輪胎模具的制造廠商分為專業(yè)模具制造企業(yè)、輪胎企業(yè)自己的模具車間兩大類。由于輪胎模具定制化程度較高，模具生產(chǎn)企業(yè)大多規(guī)模較小，目前市場(chǎng)上產(chǎn)能最大的模具廠商為中國的豪邁科技、巨輪智能、德國的赫伯特、韓國的世和模具公司等。

中國生產(chǎn)輪胎模具的企業(yè)約100家左右，規(guī)模以上的約30家左右，主要包括山東豪邁、廣東巨輪、開陽模具、山東大王金泰、山東萬通模具等，其中，產(chǎn)能達(dá)到2000套以上的有七家企業(yè)。市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者為山東豪邁科技和廣東巨輪。其中山東豪邁，廣東巨輪等，不僅僅實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；纳a(chǎn)，頗有邁向國際化的趨勢(shì)。