3D打印为汽车设计制造带来无限可能

2014-01-06 18:48:04来源: 互联网

    作为一名狂热的汽车爱好者,您是否曾梦想拥有一辆1964年款法拉利250 GTO跑车呢,相信每个人都想拥有一辆。但是1964年款法拉利250 GTO到底是何方神圣呢。法拉利250 GTO是一款比赛用运动型车,其从1952年到1964年期间共只出厂了39辆,自其诞生以来,就一直驰骋在赛车跑道上,并且战绩辉煌,它赢得过众多国际性的赛事,被誉为那个时代最为成功的赛车品牌之一。法拉利250 GTO是当今车坛上名副其实的瑰宝,它代表了20世纪60年代初法拉利的综合技术水平,其最大输出功率达到了302马力,最大扭矩333牛米,百公里加速时间只需5.8秒,即使是现在生产的车型也足以与其一较高下。由此可见法拉利250 GTO的珍贵程度。因此,法拉利250 GTO成为了全球顶级收藏家最渴望收藏的车型。但是,现在通过3D打印技术便可以重新创造出一台1964年款法拉利250 GTO。

    在3D打印技术发展之初,如果经济条件允许通过3D打印技术可以直接3D打印汽车零部件,并且通过3D打印得到的汽车零部件可以直接替换原厂配件。而现在随着3D打印技术的不断发展,3D打印机成本越来越低,功能越来越复杂,并可以利用金属材料进行3D打印,因此其为汽车设计制造带来了无限的可能性。

    与超光速旅行相比,利用3D打印技术打印整辆汽车更加贴合实际一点。随着3D打印技术的不断发展,通过逐层打印的方式来构造汽车零部件已经成为了常态。目前,有公司开始研究设计利用3D打印技术进行经典车型的整车打印制造。

    在2009年,3D打印技术狂热爱好者Jay Leno在PopMech上表示,通过3D打印技术可以为生锈的汽车零部件打印出替代零部件。之后,3D打印技术开始风靡全球。而现如今,通用汽车已经利用3D打印技术打印得到了已量产上市车型迈锐宝(Malibu)的实验原型零部件。目前,很多3D打印商店都提供3D扫描打印服务,通过对经典收藏车型进行3D扫描得到车型的相关数据,之后在车辆发生意外等情况时可以直接3D打印得到相关备用零部件,经过3D打印得到的备用零部件与原厂零部件完全一致。因此,通过3D打印得到经典车型所有的零部件就可以自己组装出一辆完全一样的经典收藏车型。同时在3D打印机采用材料不受限制情况下,其打印出的零部件功能上也将与原厂零部件完全一致。

    运动产品股份有限公司(Motion Products inc.)是美国著名的经典修复公司,其总部位于美国威斯康星州尼纳地区,其3D打印子公司创新融合部门的David Kettner表示:“由于我们许多客户所拥有的汽车是极其珍贵的收藏品,或者售价极高。因此我们为他们提供了激光扫描整车以备不时之需的特色服务。”如果汽车不幸发生意外事故,Kettner表示:“我们有能力让其恢复原状,对于这一点我们已经做到了。”

    当然,像上面提到的技术商店不采用3D打印技术也完全有能力生产复制出法拉利250 GTO。但是考虑到现在钣金加工和铸造技术的发展,复制出的法拉利250 GTO将成为一辆彻头彻尾的现代跑车。因此,经过以上生产得来的汽车最多是外观像法拉利250 GTO,而并不是真正的法拉利250 GTO。通过3D扫描打印生产得来的汽车将与原厂车一样具有原厂车出厂时的特点甚至缺陷。Kettner表示:“通过3D扫描技术,我们可以将原厂车出厂时所具有的所有缺陷一并打印出来。”

专属定做

 


    拿上面提到的1964年款法拉利250 GTO跑车的挡风玻璃清洗液塑料容器来说,其最初设计未经过缜密的考虑而采用了价格低廉的塑料,再就是随着时间的不断增长并暴露在高温条件下,塑料部件会逐渐碎裂失效。在塑料部件逐渐碎裂失效前,Kettner表示可以利用公司创新融合部门的四台不同的3D打印机对该塑料容器进行扫描,3D打印出质量更好的现代化塑料部件以备不时之需。

    当然,对于大多数的车辆来说挡风玻璃清洗液塑料容器的修复工作主要是功能性修复,因此只要容器大小差不多功能可以实现就算是完成了修复工作。但是对于某些要求特别严格的车辆来说,上面这种简单的修复是行不通的,只有专属定做才能完全满足其要求,而通过3D打印技术就可以顺利的实现此目的。

    无论是第一次世界大战时期汽车的铜质零部件,还是到20世纪30年代开始采用塑料零部件,从事修复工作的工程师们都需要面临一个极为严峻的问题,那就是模具的成本问题。迈克弗森大学(McPherson College,迈克弗森大学是一所总部位于美国堪萨斯州迈克弗森市区的私立大学,其在美国中北部地区排名前五十,其优势课程为汽车维修,其主要培养方向就是为各个汽车修复中心输送人才)汽车技术副教授Garrick Green表示:“由于现代汽车极大地采用了塑料零部件,而且汽车塑料零部件的生产制造是需要模具的,但是模具的生产成本极高,因此采用传统方法修复此类汽车零部件是完全不可能的。”

    当然,3D打印机打印材料不仅仅局限于塑料部件。某些3D打印机也可以打印金属材料,这对于汽车修复行业来说是一个极其利好的消息。因为3D打印机可以直接打印金属材料直接得到待修复的汽车零部件。另外,只能打印塑料部件的3D打印机可以通过快速打印待修复汽车零部件的塑料模具来得到想要的汽车零部件。

    Garrick Green还表示:“经典车型1950年款水星所采用的克莱斯勒DeSoto进气格采用了压铸锌材料,由于该车年代较为久远,其DeSoto进气格栅受侵蚀情况较为严重。另外,该车的DeSoto进气格栅还由九个完全不相同的格栅齿组成。由此看见该车修复工作的难度。但是通过3D打印技术分别对每个格栅齿进行扫描,这样就可以精确生产制造出每一个待修复格栅齿。”

    近日,Kettner接到了一个更加艰巨的汽车修复任务。其中需要对一个完全碎裂的劳斯莱斯隐私窗帘电机铸造壳体进行修复工作。首先,其修复工作团队一块一块地将该电机铸造壳体进行了组装,之后用胶水将其粘在一起为3D扫描做好准备。之后,通过3D扫描可以得到该原厂电机铸造壳体的CAD模型,再手动清理一下扫描模型的不平整区域,这样就得到了一个完美的原厂电机铸造壳体CAD模型。通过该CAD模型,3D打印机可以为该电机铸造壳体快速打印一个蜡模为以后相关替代品的铸造做好准备。

    对于一辆具有收藏价值的汽车,其最平常的部件电线接头胶套都有可能采用3D打印技术进行打印。当汽车修复对原厂件有一定要求时,David Kettner的3D打印创新融合部门可以花费1200美元通过3D打印技术打印出相应电线接头胶套。Kettner表示:“1200美元打印一个73年款雪佛兰Nova的电线接头胶套是否值得呢。此时估计没有人会愿意。但是对于一台价值数百万美元的法拉利来说,人们或许就心甘情愿了。”1200美元打印一个零部件或许会比寻找一个原厂配件成本要低,而且原厂配件同样会存在经过时间侵蚀容易损毁等缺点。


全新经典车型再现商店

    此次3D打印公司创新融合部拥有四台3D打印快速成型机器,其中分别包括:3D Systems立体扫描仪、Z Corp注塑模具熔粉机、Objet喷墨3D打印机以及Optimax固态金属部件制造机(该Optimax固态金属部件制造机是由Optimax光学镜头制造仪器改造而成的)。通过以上四台机器,可以3D打印再现出任何东西。

    Kettner表示,由于以上3D打印设备成本极高,而且只有极少数车辆有该类定制的需求,所以并不是所有的3D打印商店都有能力负担的起以上设备成本。但是,在3D打印商店并未完全配备以上3D打印设备时,用户可以自行扫描待打印部件并对其进行CAD建模以做好直接3D打印的准备。

    Green表示,以上进行的3D扫描和CAD建模正是其致力于融合创新部门新技术开发的原因所在。而迈克弗森大学也正是因为如此而开始教授学生CAD课程以捕捉修正经典待修复部件。因此,未完全配备以上3D打印设备的3D打印商店就可以直接将待打印部件的CAD模型发送至有相应设备的3D打印商店,这样就可以快速打印出自己所需的3D扫描部件了。

    伊利诺伊州的国会议员Bill Foster曾向国会提议在美国全国推行该3D打印商店网络,在每一个国会选区都配备相应3D打印设备,这样人们就可以根据自己的需求快速打印出所需部件。当然,在全国建立3D打印设备网络并非一朝一夕之事,所以革命尚未完成同志仍需努力。Foster在接受波士顿环球报(Boston Globe)采访时表示:“建立3D打印设备全国网络可以鼓励年轻人积极创造属于自己的东西,有了3D快速打印设备,孩子们再也不需要动手拆解汽车发动机了。另外,由于现在商品化越来越成熟,就目前的苹果ipod来说,完全拆解ipod并不像以前拆解收音机那样简单了。而3D快速打印设备为孩子们的创新设计提供了很好的机会。”

    3D快速打印设备对于业余选手和专家来说都是极具创造性的,通过3D打印设备人人都可以打印出属于自己的法拉利,不过前提是已知法拉利每个零部件的3D模型。那么现在就赶紧编程建模,打造专属于自己的法拉利吧。

关键字:制造  带来

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2014/0106/article_8455.html
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