来源:期刊VIP网所属分类:自动化发布时间:2021-07-17浏览:次
[摘 要:随着社会发展,人们对汽车的性能和审美要求不断提高,各种新概念汽车不断发布,这些车采用新型的材料、新型的工艺、新的加工技术,不断提高整车性能,采用新能源动力系统,降低汽车重量,提高汽车续航性。在新汽车领域中除新能源外,新工艺的应用也愈加突出。其中越来越多的客户喜欢通过私人定制凸显个体的不同或品味,3D打印增材制造技术在汽车领域中开始火热起来。本文对增材制造技术在汽车领域的制造和定制进行简要的概述,就3D打印增材技术如何实现汽车部件的整合、整机重量的降低、以及样式定制进行论述。
关键词:汽车定制;3D打印;增材制造 ]
一、3D打印技术与虚拟现实技术对汽车生产带来的变革
汽车定制公司Hackrod与Siemens PLM Software达成合作,旨在实现民用工程设计和制造的自主化,为消费者提供设计自己的3D打印汽车的机会。Hackrod正在为一款名为“La Bandita”的汽车创建部分3D打印件。它是全球首款采用虚拟现实技术设计的AI工程3D打印车。该公司已经与3D打印软件巨头Autodesk合作,并且现在与西门子 PLM Software签署了合作协议,以加速实现“消费者成为汽车领域创造者的工程设计和制造自主化的共同愿景”。
采用传统的汽车制造方法,可以实现定制汽车解决方案的快速原型设计,并将消费者作为汽车领域的共同创造者。总之,客户可以设计他们的汽车,而Hackrod将使用特殊软件创建原型,并利用3D打印技术打印它们。此外,最初Hackrod将使用设计模板供客户选择。更简单的在于,孩子通过汽车涂鸦便,然后将涂鸦的作品变为现实。
汽车定制公司Hackrod的设计团队成员由一位电影导演和一位航空航天工程师组成,旨在快速实现汽车定制方案的原型机,使消费者也参与到汽车设计中,成为车辆的联合设计师。Hackrod目前正在宣称世界上第一辆以虚拟现实设计的汽车,由人工智能设计,充分发挥先进制造的潜力,并由未来的供应链提供。一旦技术得到充分发展,只有硬件集成,工程分析等等才会以数字方式完成。其他一切都将由客户自定义。
二、3D打印技术用于汽车个性化定制
目前许多汽车制造商都采用3D打印技术进行设计和制造,但宝马已经成为该领域的领导者,使用该技术已超过25年。宝马和其他汽车制造商有很多理由转向3D打印,例如节省时间和成本、生产轻量、高效及复杂零件的能力,但3D打印还有一些简单有趣的好处,如个性化定制。
宝马的新款MINI可以通过多种不同方式为用户进行个性化定制,例如3D打印图案、图片、形状和仪表板和手套箱上的字母等。据宝马称,你甚至可以要求在街上投射你的名字的LED灯也可以进行定制。宝马是第一家将汽车个性化推向这一级别的公司,是在比利时公司Twikit的帮助下实现这一过程,该公司的软件平台强调3D打印定制的可能性。
宝马 MINI的客户可以在线设计自己的汽车,并将数字文件发送到生产商,在那里使用3D打印、激光切割和其他先进技术进行制造。
Twikit现有33名员工,它是由Hoppenbrouwers、Martijn Joris和George Lieben于2012年创立,目前在全球范围内变得十分活跃,特别是在欧洲和美国。除了与宝马合作外,Twikit还为假肢和矫形器、珠宝、电子产品及门窗等行业提供个性化生产服务
三、3D打印汽车零配件的代表——轮毂
随着3D打印技术的不断发展,大到航空航天、医疗人造骨架,小到汽车模型、手机壳,几乎融入了我们生活的全部。全球知名轮毂品牌HRE,向世界展示了其制造的一款全新3D打印钛合金轮毂。
HRE这个轮毂品牌是轮毂品牌中的老牌劲旅,高昂的售价让不少玩家都望而却步,但其设计却极其前沿。如图HRE和GE Additive共同开发了这款让人震撼的作品。
这款轮毂采用电子束熔化(EBM)技术打造,其原理是通过电子束将钛粉末融化,变成固体,一层一层不断重复,逐渐地,这些层堆积起来,就形成轮子的辐条。
但不只是这样就完成了,因为打印时需要临时的一些部分对零件的支撐,所以后续还要将这些部件手动移除,并将移除的部分加以回收利用。最后还需要将装配螺丝孔经过CNC加工,这样做的目的也是能够严格确保组装的精密程度。
由于钛这种材料具有较强的防腐蚀性,因此这款轮毂并不需要额外的保护图层,但为了视觉效果,还需要手工进行拉丝工艺的处理。
EBM这种工艺大大有效降低了材料的浪费,可将材料浪费度减少至5%,相对于传统锻造工艺减少了80%的材料浪费。作者认为,这款轮毂的诞生是HRE向全世界证明其拥有并掌握了这项技术,而并非能在短时间内将这款轮毂量产。
这个轮毂名叫HRE three D +,是世界首款3D打印轮毂,也只有HRE这个轮毂品牌中的大佬,能有魄力放手传统的铸造锻造工艺,将3D打印与钛合金结合,开拓新的道路。
它主要有两部分组成,轮辐是经过3D打印的钛合金,通过电子束将钛粉末融化变成固体,很多层堆积起来就形成了轮子的辐条儿,轮辋机体则是采用了碳纤维材料,另外装配螺丝孔需要经过CNC加工来确保组装的精密度,最后用多个钛合金螺丝将轮辐和轮辋装配在一起就完成了整个轮毂。
使用碳素材料有很多好处,这种材料不仅轻还有较强的防腐蚀性,因此并不需要有额外的保护涂层,更有意义的是,这种新的制作方法能大幅减少材料的浪费,用传统工艺制造铝制轮毂时,要移出80%的材料才能成型,而制造HRE three D plus只需要浪费原来5%的材料,它特殊且复杂的造型又能呈现出极佳的视觉效果。
参考文献
[1]罗益峰.汽车用新材料的最新进展——轻量、节能和环保[J].纺织导报,2017(03):39-43.
[2]储亚婷.基于电动汽车与智能汽车发展前景的研究[J].汽车实用技术,2017(01):3-4.
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文章名称: 智能制造暨3D打印技术在汽车定制领域的应用
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