在智能制造的時代,云服務(wù)的應(yīng)用建立了用戶和企業(yè)的需求連接,互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)+個性化定制的商業(yè)模式必然成為一種趨勢;世界不缺乏美,缺乏探索、創(chuàng)造,眾所周知設(shè)計師是富有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的人才,而3D打印機能快速驗證并激發(fā)創(chuàng)新,實現(xiàn)設(shè)計師的構(gòu)思創(chuàng)意;自古寶劍配英雄,設(shè)計師和3D打印機可謂是顛覆創(chuàng)意的完美組合。
汽車整個生命周期包括研發(fā)、生產(chǎn)和使用三個環(huán)節(jié),3D打印在每一個環(huán)節(jié)當中均有應(yīng)用。3D打印在研發(fā)環(huán)節(jié)應(yīng)用較多,主要應(yīng)用于試驗?zāi)P秃凸δ苄栽?,作為設(shè)計驗證和評估的手段。
說到3D打印,相信很多人都不陌生,它是快速成型技術(shù)的一種,又稱增材制造,是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。那么3D打印在汽車行業(yè)的應(yīng)用如何呢?今天我就帶你來了解一下。
3D打印可以分為金屬SLM/DMLS/EBM、尼龍SLS/MJF、塑料FDM和樹脂SLA/DLP/Polyjet (以材料作為分類標準,僅是便于理解?。F渲薪饘?D打印在汽車上的應(yīng)用主要有制動卡鉗、敞篷支架和塑料模具制造等,代表企業(yè)有德國EOS、德國SLM Solutions和鉑力特;尼龍3D打印在汽車上的應(yīng)用主要有研發(fā)試制階段、工裝夾具制造、小批量最終量產(chǎn)制造和汽車改裝等,代表企業(yè)有德國EOS、美國HP和華曙高科;塑料3D打印在汽車上的應(yīng)用包括研發(fā)試制(造型階段、設(shè)計階段、試制階段)和工裝夾具(焊接車間、總裝車間),代表企業(yè)有美國Stratasys、美國Ultimaker、Markforge和Bigrep;樹脂3D打印在汽車上的應(yīng)用有研發(fā)試制(主要包括造型階段、設(shè)計階段和試制階段),代表企業(yè)有美國Stratasys、美國Formlab、美國Carbon3D和聯(lián)泰。
想要一輛與眾不同的汽車么?現(xiàn)代汽車廠的大規(guī)模生產(chǎn)的乘用車都是流水線下來的,完全沒什么不同。而3D打印的汽車完全可實現(xiàn)每個人的汽車都不同,只要在電腦中輕輕揮動鼠標,就能打印出完全個性化的汽車。這已經(jīng)不再是夢。前日,本田3D打印電動汽車正式上市,開啟了汽車定制化的新紀元 。這臺車的絕大部分車身都是通過3D打印制造鋁合金材質(zhì)的汽車零部件和碳纖維管狀車架上的支架,然后通過手工組裝造出這個“鋼管車架”。
每個通過3D打印出來的金屬零部件重量都很輕,要組裝一個車架僅需兩個人即可。由于是采用3D打印出車架,因此如果需要換裝其他引擎,僅需重新打印機腳便能實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。同時還能根據(jù)錢包厚度以及心情變化,預(yù)先打印出不同顏色不同形狀的車殼,按照今天是周幾、心情如何來更換車殼……這畫面太美筆者真的不敢想象!
目前,3D打印技術(shù)已經(jīng)普及到很多領(lǐng)域,生活中很多人也對3D產(chǎn)生了濃厚的興趣。特別是3D打印技術(shù)能極大地豐富兒童的想象力和創(chuàng)造力, 激發(fā)對世界的好奇和探索,這在他們的成長中是別的玩具不可替代的!
3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用貫穿了汽車制造整個生產(chǎn)周期,包括研發(fā)、生產(chǎn)以及使用環(huán)節(jié)。近年來3D打印在汽車領(lǐng)域主要應(yīng)用于研發(fā)環(huán)節(jié)的試驗?zāi)P秃凸δ苄灾圃?,在最終零件生產(chǎn)方面的應(yīng)用相對較少。
幾年前,美國Carbon公司推出了具有專利的CLIP技術(shù)高速3D打印機,并與阿迪達斯合作開發(fā)了一系列尖端3D打印運動鞋,以及其他開創(chuàng)性項目。Carbon技術(shù)的另一個令人印象深刻的應(yīng)用案例是由加州大學薩克拉門托分校的學生工程團隊HornetRacing進行的,這個團隊使用3D打印技術(shù)來革新它正在為重大比賽而建造的賽車。
汽車工程師協(xié)會(SAE)每年都在不同的大學團隊之間進行比賽,它有嚴格的準則,旨在鼓勵創(chuàng)造力,挑戰(zhàn)學生提出解決設(shè)計和工程問題的創(chuàng)新方法。在2017年,SAE要求所有發(fā)動機的蓄能器節(jié)氣門必須拆除,并用所有四個氣缸的單一節(jié)氣門代替。此外,準則規(guī)定,一個20毫米直徑的限流器必須放在單節(jié)氣門后面。
HornetRacing發(fā)動機的性能限制減少了其潛在的空氣流動,嚴重限制了其輸出功率。大黃蜂賽車使用的車輛有一臺本田CBR600RR系列四缸發(fā)動機,通常配備有四個獨立的節(jié)氣門(每個氣缸一個),每個節(jié)氣門直徑各為44毫米,并且放置得非??拷鼩飧咨w。競爭指南要求對進氣系統(tǒng)進行重大改組,氣流問題也影響了前幾年的車輛性能。
氣流不暢通常會導(dǎo)致加速時間延遲或不可預(yù)測,這使駕駛員的工作在試圖控制車輛時變得更加困難。該團隊決定利用Carbon的3D打印技術(shù)來改善發(fā)動機的設(shè)計。最重要的是發(fā)動機進氣歧管的形狀必須改變,以改善和優(yōu)化通過發(fā)動機的空氣流動。具體來說,團隊的主要目標是創(chuàng)建促進最小邊界層形成的組件,以實現(xiàn)更平滑的氣流。
他們還希望將燃油噴射器端口集成到進氣流道(將充氣室與氣缸蓋連接起來的管子)的底部,以實現(xiàn)最小的流動湍流。整體的重量減輕和簡化的裝配過程,會留下較少的誤差,也被認為是可以提高性能的因素。Carbon的CLIP3D打印技術(shù)的使用意味著團隊可以使用全新的設(shè)計幾何圖形。經(jīng)歷大量不同的幾何迭代以找到完美的形狀之前會花費太多時間,但是整個過程通過基于直接實現(xiàn)3D數(shù)字模型的制造過程來顯著簡化。
而且,使用傳統(tǒng)的制造工藝,包括大量的工具,碳纖維模具和焊接,成品設(shè)計的組裝和生產(chǎn)成本已經(jīng)高得驚人。使用Carbon專有的RPU70材料打印,大黃蜂賽車的進氣歧管的新設(shè)計是球形,只有7英寸的長度。
這取代了以前的兩英尺長的擴散器,以及超過半加侖容量的大增壓器。整體設(shè)計靈感來源于超音速噴氣發(fā)動機震動錐體,能夠根據(jù)其形狀調(diào)節(jié)進氣量。該團隊通過在燈泡結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)計釘狀流動分流,將擴散器和通風系統(tǒng)的功能集于一體。3D打印還意味著不涉及焊接,并且新的進氣部件的重量顯著減小。進氣歧管位于車身相對較高處,這意味著其重量對汽車的側(cè)傾中心和其他車輛動力學有重大影響。3D打印組件的重量比2016年“大黃蜂”賽車所使用的重量減少了50%,并且有助于改善車輛操控性和改善整體駕駛體驗。在Carbon3D打印系統(tǒng)和材料的幫助下,“大黃蜂賽車”在SAE比賽中的表現(xiàn)比以前更好。HR2017賽車全球排名第16位,共有來自世界各地80多所大學的車隊。
隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展,3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用將向市場空間更大的生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)拓展,在最終零部件生產(chǎn)、汽車維修、汽車改裝等方面會有更廣泛的應(yīng)用。
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