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看宾利和兰博基尼何以“独步天下”?

时间:2018-10-09 15:17 来源:3D虎 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃

     自3D打印技术问世以来,汽车行业3D打印市场一直保持着惊人的增长速度。联合市场研究公司(Allied Market Research)的一份报告指出,截至2023年,汽车3D打印行业或将高达27.3亿美元,从2017-2023年的复合年增长率(CAGR)增长率为19.7%。

   随着汽车市场的竞争日趋激烈,车企们纷纷开始寻求更新的技术来降低成本并提升效率。如今,大型原始设备制造商(OEM)的装配工厂都在争相部署3D打印机,以提高装配线甚至整个工厂的生产率。

当下乃至未来,3D打印将继续凭借五大“绝招”颠覆汽车行业。

今天,我们就来盘点一下这五大“绝招”。

1.由小及大:极具灵活性的最优设计


看宾利和兰博基尼何以“独步天下”???

    在汽车设计初期阶段采用3D打印机的一大好处,就是能够在评估或零件到达装配线之前就进行比例调整。宾利汽车(Bentley Motors)就是一个很好的例子。未来生产车辆的每个细节,几乎都能够通过Stratasys PolyJet™技术来实现。宾利汽车设计工作室同时配备了Stratasys Objet30 Pro™和Objet500 Connex™多材料3D打印机。

看宾利和兰博基尼何以“独步天下”???

宾利汽车设计师打印“内外兼具”的等比例微型汽车模型

    宾利汽车设计工作室运营与项目经理David Hayward表示:“Objet30 3D打印机的精确性,使我们能够生产出全尺寸零件十分之一的等比例模型。一旦比例获批,我们就可以继续使用更大的Objet500 Connex™ 3D打印机,生产出全尺寸零件三分之一的模型、全尺寸零件以及结合了不同材料特性的零件,而无需进行装配。”

Objet500 Connex 3D打印机可以打印“橡胶轮胎刚性轮箍一体件”

此外,公司还能借助PolyJet技术打印半透明原型。

    事实上,根据 Hayward 所述,汽车内外所用的每个可能想到的物件都可以使用该技术来制作。通过 PolyJet 的类橡胶材料,宾利汽车可以生产出不同硬度、伸长率以及抗撕裂强度的橡胶零部件。

2.快速工装:精简流程,节约耗时


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兰博基尼

     快速工装已成为许多汽车客户的关注焦点,这一趋势在未来几年内还将继续攀升。Stratasys的一项调查发现,60%的意大利客户都在使用Fortus® 3D打印机进行制造工作。据介绍,“有的企业采用3D打印机来预生产模具,然后再进行模具设计的前50-200次迭代。”然后,工程师可以对模具进行评估,以确定生产“最终钢制模具版本”之前的最佳设计。较之传统的加工方法,从一开始就用增材制造技术来设计工装,可省去许多步骤和成本。精简工装流程的最佳案例,要追溯到2011年。Aventador是兰博基尼(Lamborghini)旗下的一款旗舰车型。

      这款售价40万美元的Aventador,时速可达370英里/每小时,其诸多优异性能都归功于它的碳纤维增强复合硬壳式构造,它构成了集成式车身底盘核心。整个车身和底盘只有505磅重。

看宾利和兰博基尼何以“独步天下”???

碳纤维增强硬壳式构造是兰博基尼Aventador轻量化的关键所在

      借助Stratasys Fortus 3D打印,兰博基尼利在20天内就设计构建并组装出新款Aventador的1/6比例原型,包括车身、底盘和零件,总成本才3,000美元,而采用传统制造工艺,则需要耗时4个月,耗资40,000美元。

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FDM技术制作的1/6比例原型帮助兰博基尼实验室确定匹配关系并优化载荷传递路径


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兰博基尼实验室FDM 3D打印技术与传统制作流程的成本与耗时对比


3.快速定制

     对汽车制造商而言,小批量生产定制化车型(尤其是内饰)往往成本高昂。但3D打印提供了经济可行的解决方案。从实际情况看,定制内饰是3D打印来解决的另一个主要需求,包括制作小批量专用仪表盘等部件。虽然电动汽车仍属于小批量生产市场,但市场增长迅速,3D打印或能发挥更为突出的作用。Stratasys与一家德国汽车制造商合作,生产10,000辆“驾驶员友好型”汽车,3D打印技术非常适合,无论是在成本还是在材料方面。这些车辆需要轻量化、高度专业化的零部件,进行小批量生产正好是FDM的“菜”。

    Stalasys最近与一个小型商用电动汽车(EV)制造商展开合作,他们生产的热成型车顶工具将整体车重减轻了约5%。定制化也适用于售后市场,尤其是在艺术性和工业设计相融合的时候。虽然目前仍存在一些技术障碍,但它显示了3D打印在日益增长的电动汽车市场的巨大应用潜力。

4.随需进行验证及先进测量

    此外,3D打印将在测量和零件组装方面扮演越来越重要的角色。一家知名汽车零件供应商与Stratasys的工程师合作开发了一种多功能工具,能够对最终组装前的前灯(或尾灯)上的多个点同时进行测量。它不仅将三个不同的测量步骤相集成,而且还取代了功能较少的钢制或铝制工具,使成本下降三分之二,而且,FDM生产的工具重量轻,可随处挪动。

     目前,越来越多的生产商采用Fortus 3D打印机来生产用于装配过程所需夹具。例如,他们使用PolyJet Tango™这种橡胶类材料,生产组装过程中用于测量门缝间隙的工具。

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工厂车间里的Fortus 3D打印机

5.功能测试:确认设计的可行性

     约10年前,Stratasys的专家们展示了菲亚特汽车公司(Fiat)如何用FDM技术来制造车门和车身板件。由于SLA和SLS技术无法生产出没有翘曲变形的零件,而FDM零件却不会随着时间推移发生形变。因此,被FDM技术所震撼的克莱斯勒菲亚特集团(Chrysler Fiat Group)购买了多台Fortus 3D打印机,制造了功能更加完备的零部件。

   例如,它们可以为发动机舱制造出能够经受得住耐化学药品腐蚀性及耐热性等功能测试的复杂零部件。ULTEM 9085树脂是一种阻燃、高性能的热塑性塑料,是制造测试车辆复杂零部件(包括发动机舱内部零件)的首选材料。其“重量-性能比”类似于这些应用中采用的一些铝合金,并且能够承受186摄氏度的高温。

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ULTEM 9085材料应用

另一种流行的汽车零件材料是ULTEM 1010树脂,与ULTEM 9085树脂相比,ULTEM 1010树脂具有更高的耐温性、更强的刚性,且能够承受214摄氏度的高温。

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ULTEM 1010材料应用

    在零件或整个组件投产之前采用使用FDM技术,不仅能够确认可行性,还能确认不可行性。例如,现代摩比斯(Hyundai Mobis)为起亚(Kia)的Spectra车型生产了一个ABS塑料仪表盘原型,并用坐标测量机对其进行了精确扫描,以确保与原始设计精准的一致性。然而,原始设计的27个缺陷完整暴露,这些缺陷不仅会造成成本增加并延长生产周期,还将影响精确度与完整度。

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现代摩比斯 3D打印ABS塑料仪表盘模型在测量组件契合度

      写在最后:汽车行业一直都是最复杂的快节奏行业之一, 随着各种新应用的不断发现、测试与实现,3D打印技术在汽车行业的巨大潜力才仅仅漏出了“冰山一角”,我们相信未来还将颠覆汽车制造领域的更多的环节。

(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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