3D打印技術助力概念車“加速”開發(fā)

概念車設計與制造過程中，面臨著交貨期緊迫和制造成本昂貴的挑戰(zhàn)。面對這些挑戰(zhàn)，概念車設計公司開始尋求更加高效、經濟的制造技術，其中就包括3D打印技術。那么,3D打印技術在概念車開發(fā)過程中能夠發(fā)揮出怎樣的價值呢？英國Envisage公司的業(yè)務是為汽車制造商提供車輛設計、測試、驗證、快速原型工程以及汽車小批量制造。小批量制造業(yè)務包括概念車開發(fā)和為私人定制優(yōu)質的汽車。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、日產等。

Envisage 開發(fā)的概念車

概念車是一種介于設想和現(xiàn)實之間的汽車，我們可以把概念車理解為未來汽車。汽車設計師利用概念車向人們展示新穎、獨特、超前的構思，概念車承載著人類對先進汽車的夢想與追求。有的概念車只是處在創(chuàng)意、試驗階段，也許不會投產，主要作用是探索汽車的造型、新的結構、驗證新的原理等。而有的概念車則已經配備了動力總成，這類概念車比較接近于批量生產階段。

Envisage 車間

無論是屬于以上哪種類型，從制造的角度上來講，概念車都屬于一種定制化的、小批量制造的車輛。以Envisage公司的以往制造經驗來看，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間節(jié)點是：在第七周之前需要訂購內飾、變速箱、動力總成，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、先進設計分析軟件以及VR（虛擬現(xiàn)實）等技術在內的數(shù)字化技術之后，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目中，Envisage通常根據(jù)客戶所需的車輛性能、動態(tài)性和尺寸選擇一個現(xiàn)有的汽車平臺，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，主要碰撞結構等信息，同時判斷該平臺是否能夠滿足概念車或定制化汽車設計的特性。

在將這些設計模型進行制造之前，Envisage首先為客戶提供虛擬現(xiàn)實的汽車設計，客戶通過VR（虛擬現(xiàn)實）設備就能夠看到逼真的車輛設計效果。當設計方案獲得通過之后，接下來Envisage將對選定車輛的結構進行三維掃描，以獲取關鍵安裝和結構點等數(shù)據(jù)。Envisage使用3D Systems Geomagic等軟件自動的從掃描數(shù)據(jù)中創(chuàng)建表面，避免人工操作可能出現(xiàn)的錯誤，實現(xiàn)掃描數(shù)據(jù)的自動化后處理。

接下來，項目將進入到細節(jié)工程階段。在這個階段中，Engisage公司使用先進的分析軟件進行汽車結構的優(yōu)化設計。軟件產生的分析數(shù)據(jù)可作為證據(jù)提交給認證機構，證明車輛的設計是符合相關設計標準的，而在過去這些證據(jù)往往需要通過物理檢測的方式來獲取，有時物理檢測會導致車輛結構的損壞。

部分經過設計優(yōu)化的零部件可以通過3D打印技術直接制造。Envisage公司表示，3D打印技術的應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打印技術可以直接制造出定制車輛所需的零部件。此外，3D打印技術能夠制造出比較復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焊接的需求。同時，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打印技術制造，例如那些大型、低厚度的金屬面板結構就更適合用傳統(tǒng)技術制造。

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更多的選擇，根據(jù)市場研究，可應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，比如與金屬強度相當，但更加輕量化的碳纖維復合材料，以及具有優(yōu)良的綜合性能，在許多特殊領域可以替代金屬、陶瓷等傳統(tǒng)材料的高性能工程塑料PEEK。

來源：3D科學谷
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