3D打印技术助力概念车“加速”开发

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概念车设计与制造过程中,面临着交货期紧迫和制造成本昂贵的挑战。面对这些挑战,概念车设计公司开始寻求更加高效、经济的制造技术,其中就包括3D打印技术。那么,3D打印技术在概念车开发过程中能够发挥出怎样的价值呢?本期,小编将和大家共同通过英国Envisage工程公司的经历来体会一下。

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Envisage 开发的概念车

英国Envisage公司的业务是为汽车制造商提供车辆设计、测试、验证、快速原型工程以及汽车小批量制造。小批量制造业务包括概念车开发和为私人定制优质的汽车。Envisage合作的部分客户包括为捷豹路虎、宾利、劳斯拉斯、特斯拉、沃尔沃、日产等。

概念车是一种介于设想和现实之间的汽车,我们可以把概念车理解为未来汽车。汽车设计师利用概念车向人们展示新颖、独特、超前的构思,概念车承载着人类对先进汽车的梦想与追求。有的概念车只是处在创意、试验阶段,也许不会投产,主要作用是探索汽车的造型、新的结构、验证新的原理等。而有的概念车则已经配备了动力总成,这类概念车比较接近于批量生产阶段。

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Envisage 车间

无论是属于以上哪种类型,从制造的角度上来讲,概念车都属于一种定制化的、小批量制造的车辆。以Envisage公司的以往制造经验来看,通常情况下制造一辆高性能、功能齐全的定制化车辆周期大约为26周,其中一部分重要的时间节点是:在第七周之前需要订购内饰、变速箱、动力总成,第8周以前交付玻璃,在第10周完成外部面板的交付,汽车内饰在第18周完成……但是在Envisage公司引入了包括3D打印、3D扫描、先进设计分析软件以及VR(虚拟现实)等技术在内的数字化技术之后,定制化汽车制造的流程变得更加高效。

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Envisage 制造流程

在汽车概念车或定制化汽车的制造项目中,Envisage通常根据客户所需的车辆性能、动态性和尺寸选择一个现有的汽车平台,Envisage将一些在线CAD模型上传到创意软件包中,就可以快速创建数字模型,从而迅速了解到车辆的轴距、轨道,主要碰撞结构等信息,同时判断该平台是否能够满足概念车或定制化汽车设计的特性。

在将这些设计模型进行制造之前,Envisage首先为客户提供虚拟现实的汽车设计,客户通过VR(虚拟现实)设备就能够看到逼真的车辆设计效果。

当设计方案获得通过之后,接下来Envisage将对选定车辆的结构进行三维扫描,以获取关键安装和结构点等数据。Envisage使用3D Systems Geomagic等软件自动的从扫描数据中创建表面,避免人工操作可能出现的错误,实现扫描数据的自动化后处理。

接下来,项目将进入到细节工程阶段。在这个阶段中,Engisage公司使用先进的分析软件进行汽车结构的优化设计。软件产生的分析数据可作为证据提交给认证机构,证明车辆的设计是符合相关设计标准的,而在过去这些证据往往需要通过物理检测的方式来获取,有时物理检测会导致车辆结构的损坏。

部分经过设计优化的零部件可以通过3D打印技术直接制造。Envisage公司表示,3D打印技术的应用有助于减少定制汽车制造的周期和成本,在没有昂贵模具成本的情况下,3D打印技术可以直接制造出定制车辆所需的零部件。此外,3D打印技术能够制造出比较复杂的功能集成式零部件,减少了零件的数量,并减少装配过程中对焊接的需求。同时,Envisage 公司也表示,在定制化车辆中,并非所有零部件都适合用3D打印技术制造,例如那些大型、低厚度的金属面板结构就更适合用传统技术制造。

日益发展的3D打印材料给概念车或定制化汽车制造商带来更多的选择,根据3D科学谷的市场研究,可应用于汽车零部件制造的3D打印材料除了铝合金、不锈钢、钛合金等金属材料之外,还包括一些能够替代金属的塑料3D打印材料,比如与金属强度相当,但更加轻量化的碳纤维复合材料,以及具有优良的综合性能,在许多特殊领域可以替代金属、陶瓷等传统材料的高性能工程塑料PEEK。

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