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3D打印应用汽车行业

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-07-07  作者:中国标识网  浏览次数:186
核心提示:在智能制造的时代,云服务的应用建立了用户和企业的需求连接,互联网+制造业+个性化定制的商业模式必然成为一种趋势;世界不缺乏美,缺乏探索、创造,众所周知设计师是富有创新精神和创造能力的人才,而3D打印机能快速验证并激发创新,实现设计师的构思创意;自古宝剑配英雄,设计师和3D打印机可谓是颠覆创意的完美组合。
  在智能制造的时代,云服务的应用建立了用户和企业的需求连接,互联网+制造业+个性化定制的商业模式必然成为一种趋势;世界不缺乏美,缺乏探索、创造,众所周知设计师是富有创新精神和创造能力的人才,而3D打印机能快速验证并激发创新,实现设计师的构思创意;自古宝剑配英雄,设计师和3D打印机可谓是颠覆创意的完美组合。
 

 
  汽车整个生命周期包括研发、生产和使用三个环节,3D打印在每一个环节当中均有应用。3D打印在研发环节应用较多,主要应用于试验模型和功能性原型,作为设计验证和评估的手段。
 
  说到3D打印,相信很多人都不陌生,它是快速成型技术的一种,又称增材制造,是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。那么3D打印在汽车行业的应用如何呢?今天我就带你来了解一下。
 
  3D打印可以分为金属SLM/DMLS/EBM、尼龙SLS/MJF、塑料FDM和树脂SLA/DLP/Polyjet (以材料作为分类标准,仅是便于理解!)。其中金属3D打印在汽车上的应用主要有制动卡钳、敞篷支架和塑料模具制造等,代表企业有德国EOS、德国SLM Solutions和铂力特;尼龙3D打印在汽车上的应用主要有研发试制阶段、工装夹具制造、小批量最终量产制造和汽车改装等,代表企业有德国EOS、美国HP和华曙高科;塑料3D打印在汽车上的应用包括研发试制(造型阶段、设计阶段、试制阶段)和工装夹具(焊接车间、总装车间),代表企业有美国Stratasys、美国Ultimaker、Markforge和Bigrep;树脂3D打印在汽车上的应用有研发试制(主要包括造型阶段、设计阶段和试制阶段),代表企业有美国Stratasys、美国Formlab、美国Carbon3D和联泰。
 
  想要一辆与众不同的汽车么?现代汽车厂的大规模生产的乘用车都是流水线下来的,完全没什么不同。而3D打印的汽车完全可实现每个人的汽车都不同,只要在电脑中轻轻挥动鼠标,就能打印出完全个性化的汽车。这已经不再是梦。前日,本田3D打印电动汽车正式上市,开启了汽车定制化的新纪元 。这台车的绝大部分车身都是通过3D打印制造铝合金材质的汽车零部件和碳纤维管状车架上的支架,然后通过手工组装造出这个“钢管车架”。
 
  每个通过3D打印出来的金属零部件重量都很轻,要组装一个车架仅需两个人即可。由于是采用3D打印出车架,因此如果需要换装其他引擎,仅需重新打印机脚便能实现转换。同时还能根据钱包厚度以及心情变化,预先打印出不同颜色不同形状的车壳,按照今天是周几、心情如何来更换车壳……这画面太美笔者真的不敢想象!
 
  目前,3D打印技术已经普及到很多领域,生活中很多人也对3D产生了浓厚的兴趣。特别是3D打印技术能极大地丰富儿童的想象力和创造力, 激发对世界的好奇和探索,这在他们的成长中是别的玩具不可替代的!
 
  3D打印技术在汽车行业的应用贯穿了汽车制造整个生产周期,包括研发、生产以及使用环节。近年来3D打印在汽车领域主要应用于研发环节的试验模型和功能性制造,在最终零件生产方面的应用相对较少。
 
  几年前,美国Carbon公司推出了具有专利的CLIP技术高速3D打印机,并与阿迪达斯合作开发了一系列尖端3D打印运动鞋,以及其他开创性项目。Carbon技术的另一个令人印象深刻的应用案例是由加州大学萨克拉门托分校的学生工程团队HornetRacing进行的,这个团队使用3D打印技术来革新它正在为重大比赛而建造的赛车。
 
  汽车工程师协会(SAE)每年都在不同的大学团队之间进行比赛,它有严格的准则,旨在鼓励创造力,挑战学生提出解决设计和工程问题的创新方法。在2017年,SAE要求所有发动机的蓄能器节气门必须拆除,并用所有四个气缸的单一节气门代替。此外,准则规定,一个20毫米直径的限流器必须放在单节气门后面。
 
  HornetRacing发动机的性能限制减少了其潜在的空气流动,严重限制了其输出功率。大黄蜂赛车使用的车辆有一台本田CBR600RR系列四缸发动机,通常配备有四个独立的节气门(每个气缸一个),每个节气门直径各为44毫米,并且放置得非常靠近气缸盖。竞争指南要求对进气系统进行重大改组,气流问题也影响了前几年的车辆性能。
 
  气流不畅通常会导致加速时间延迟或不可预测,这使驾驶员的工作在试图控制车辆时变得更加困难。该团队决定利用Carbon的3D打印技术来改善发动机的设计。最重要的是发动机进气歧管的形状必须改变,以改善和优化通过发动机的空气流动。具体来说,团队的主要目标是创建促进最小边界层形成的组件,以实现更平滑的气流。
 
  他们还希望将燃油喷射器端口集成到进气流道(将充气室与气缸盖连接起来的管子)的底部,以实现最小的流动湍流。整体的重量减轻和简化的装配过程,会留下较少的误差,也被认为是可以提高性能的因素。Carbon的CLIP3D打印技术的使用意味着团队可以使用全新的设计几何图形。经历大量不同的几何迭代以找到完美的形状之前会花费太多时间,但是整个过程通过基于直接实现3D数字模型的制造过程来显着简化。
 
  而且,使用传统的制造工艺,包括大量的工具,碳纤维模具和焊接,成品设计的组装和生产成本已经高得惊人。使用Carbon专有的RPU70材料打印,大黄蜂赛车的进气歧管的新设计是球形,只有7英寸的长度。
 
  这取代了以前的两英尺长的扩散器,以及超过半加仑容量的大增压器。整体设计灵感来源于超音速喷气发动机震动锥体,能够根据其形状调节进气量。该团队通过在灯泡结构内设计钉状流动分流,将扩散器和通风系统的功能集于一体。3D打印还意味着不涉及焊接,并且新的进气部件的重量显著减小。进气歧管位于车身相对较高处,这意味着其重量对汽车的侧倾中心和其他车辆动力学有重大影响。3D打印组件的重量比2016年“大黄蜂”赛车所使用的重量减少了50%,并且有助于改善车辆操控性和改善整体驾驶体验。在Carbon3D打印系统和材料的帮助下,“大黄蜂赛车”在SAE比赛中的表现比以前更好。HR2017赛车全球排名第16位,共有来自世界各地80多所大学的车队。
 
  随着3D打印技术的不断发展,3D打印技术在汽车行业的应用将向市场空间更大的生产和使用环节拓展,在最终零部件生产、汽车维修、汽车改装等方面会有更广泛的应用。
 
关键词: 3D打印

 
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