3D打印技術(shù)助力概念車“加速”開發(fā)

概念車設(shè)計(jì)與制造過程中，面臨著交貨期緊迫和制造成本昂貴的挑戰(zhàn)。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，概念車設(shè)計(jì)公司開始尋求更加高效、經(jīng)濟(jì)的制造技術(shù)，其中就包括3D打印技術(shù)。那么,3D打印技術(shù)在概念車開發(fā)過程中能夠發(fā)揮出怎樣的價(jià)值呢？英國(guó)Envisage公司的業(yè)務(wù)是為汽車制造商提供車輛設(shè)計(jì)、測(cè)試、驗(yàn)證、快速原型工程以及汽車小批量制造。小批量制造業(yè)務(wù)包括概念車開發(fā)和為私人定制優(yōu)質(zhì)的汽車。Envisage合作的部分客戶包括為捷豹路虎、賓利、勞斯拉斯、特斯拉、沃爾沃、日產(chǎn)等。

Envisage 開發(fā)的概念車

概念車是一種介于設(shè)想和現(xiàn)實(shí)之間的汽車，我們可以把概念車?yán)斫鉃槲磥?lái)汽車。汽車設(shè)計(jì)師利用概念車向人們展示新穎、獨(dú)特、超前的構(gòu)思，概念車承載著人類對(duì)先進(jìn)汽車的夢(mèng)想與追求。有的概念車只是處在創(chuàng)意、試驗(yàn)階段，也許不會(huì)投產(chǎn)，主要作用是探索汽車的造型、新的結(jié)構(gòu)、驗(yàn)證新的原理等。而有的概念車則已經(jīng)配備了動(dòng)力總成，這類概念車比較接近于批量生產(chǎn)階段。

Envisage 車間

無(wú)論是屬于以上哪種類型，從制造的角度上來(lái)講，概念車都屬于一種定制化的、小批量制造的車輛。以Envisage公司的以往制造經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，通常情況下制造一輛高性能、功能齊全的定制化車輛周期大約為26周，其中一部分重要的時(shí)間節(jié)點(diǎn)是：在第七周之前需要訂購(gòu)內(nèi)飾、變速箱、動(dòng)力總成，第8周以前交付玻璃，在第10周完成外部面板的交付，汽車內(nèi)飾在第18周完成……但是在Envisage公司引入了包括3D打印、3D掃描、先進(jìn)設(shè)計(jì)分析軟件以及VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）等技術(shù)在內(nèi)的數(shù)字化技術(shù)之后，定制化汽車制造的流程變得更加高效。

Envisage 制造流程

在汽車概念車或定制化汽車的制造項(xiàng)目中，Envisage通常根據(jù)客戶所需的車輛性能、動(dòng)態(tài)性和尺寸選擇一個(gè)現(xiàn)有的汽車平臺(tái)，Envisage將一些在線CAD模型上傳到創(chuàng)意軟件包中，就可以快速創(chuàng)建數(shù)字模型，從而迅速了解到車輛的軸距、軌道，主要碰撞結(jié)構(gòu)等信息，同時(shí)判斷該平臺(tái)是否能夠滿足概念車或定制化汽車設(shè)計(jì)的特性。

在將這些設(shè)計(jì)模型進(jìn)行制造之前，Envisage首先為客戶提供虛擬現(xiàn)實(shí)的汽車設(shè)計(jì)，客戶通過VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）設(shè)備就能夠看到逼真的車輛設(shè)計(jì)效果。當(dāng)設(shè)計(jì)方案獲得通過之后，接下來(lái)Envisage將對(duì)選定車輛的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維掃描，以獲取關(guān)鍵安裝和結(jié)構(gòu)點(diǎn)等數(shù)據(jù)。Envisage使用3D Systems Geomagic等軟件自動(dòng)的從掃描數(shù)據(jù)中創(chuàng)建表面，避免人工操作可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)掃描數(shù)據(jù)的自動(dòng)化后處理。

接下來(lái)，項(xiàng)目將進(jìn)入到細(xì)節(jié)工程階段。在這個(gè)階段中，Engisage公司使用先進(jìn)的分析軟件進(jìn)行汽車結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。軟件產(chǎn)生的分析數(shù)據(jù)可作為證據(jù)提交給認(rèn)證機(jī)構(gòu)，證明車輛的設(shè)計(jì)是符合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的，而在過去這些證據(jù)往往需要通過物理檢測(cè)的方式來(lái)獲取，有時(shí)物理檢測(cè)會(huì)導(dǎo)致車輛結(jié)構(gòu)的損壞。

部分經(jīng)過設(shè)計(jì)優(yōu)化的零部件可以通過3D打印技術(shù)直接制造。Envisage公司表示，3D打印技術(shù)的應(yīng)用有助于減少定制汽車制造的周期和成本，在沒有昂貴模具成本的情況下，3D打印技術(shù)可以直接制造出定制車輛所需的零部件。此外，3D打印技術(shù)能夠制造出比較復(fù)雜的功能集成式零部件，減少了零件的數(shù)量，并減少裝配過程中對(duì)焊接的需求。同時(shí)，Envisage 公司也表示，在定制化車輛中，并非所有零部件都適合用3D打印技術(shù)制造，例如那些大型、低厚度的金屬面板結(jié)構(gòu)就更適合用傳統(tǒng)技術(shù)制造。

日益發(fā)展的3D打印材料給概念車或定制化汽車制造商帶來(lái)更多的選擇，根據(jù)市場(chǎng)研究，可應(yīng)用于汽車零部件制造的3D打印材料除了鋁合金、不銹鋼、鈦合金等金屬材料之外，還包括一些能夠替代金屬的塑料3D打印材料，比如與金屬?gòu)?qiáng)度相當(dāng)，但更加輕量化的碳纖維復(fù)合材料，以及具有優(yōu)良的綜合性能，在許多特殊領(lǐng)域可以替代金屬、陶瓷等傳統(tǒng)材料的高性能工程塑料PEEK。

來(lái)源：3D科學(xué)谷
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