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3D打印与汽车制造会碰撞出什么样的火花呢?

2018-11-22

随着自动驾驶汽车和电气化技术的出现,汽车原始设备制造商(OEMs)承受着压力,压缩产品开发周期需要更快的迭代和测试新的制造过程。多年来,OMEs一直使用增材制造和3D打印技术进行新零件的原型设计,但这些技术在生产领域得到新的应用。这些简单但重要的工具有助于制造商优化操作和提高质量。通过3D打印制造辅助设备,工程师可以通过降低成本、缩短交货期和更安全的工作环境来实现更高的效率。

3D打印技术优势

Eckhart 公司最近与 Stratasys 和 Stratasys Direct Manufacturing 合作加快3D打印在工具制造中的应用。Eckhart 的生产和装配线上的大多数夹具和固定装置是通过3D打印得到的,主要优点为轻量化和符合人体工程学、改善视线、简化建造结构和材料清单。

更多优点

速度
通过增材制造,从最初设计到投产的时间比研磨或焊接的速度快40%到90%。3D打印部件通过CAD数据直接进行按需生产,从而加快迭代和设计更新。

设计自由
3D打印一层一层地构建部件,摆脱了传统的可制造性设计限制,为洞孔、轮廓和复杂的有机结提供了可能性。

组件整合
通常需要组装的多个组件可以制造成一个整体。传统的夹具和固定装置,以较少的组件和更多的功能加以重新设计,节省时间,减少构建后的工作量,并简化了材料清单。

减少库存
数字设计文件具备了可用部件的虚拟库存,可按需打印。随着汽车设计的变化,制造商可以快速调整和生产新工具,节省存储、仓库成本和空间。

安全
轻量化的夹具和固定装置更加安全,更易操作,可在工厂车间随意移动。3D打印不需要额外的成本或制造时间,它有助于实现功能型设计,从而为使用工具的员工提供更高的安全性和舒适性。

3D打印降低了风险,并使得制造工程师在工厂车间放置更多的制造辅助设备,以提高效率和操作的一致性。

3D打印应用

3D打印的夹具和固定装置应用在汽车制造业中崛起,包括:

标识牌校准,定位装置
生产线工人通常使用手持固定装置,手工贴上车辆标识和模型名称。传统上,这种类型的固定装置将是用金属加工而成的数控机床,笨重昂贵而难以更新或复制。运用热塑性塑料进行3D打印这些工具,汽车制造商可以创建更多定制的固定装置曲面的汽车车身面板。它们更加轻量化,并符合人体工程学,从而减少装配工人的疲劳和伤害。

车身面板间隙量规
用于检测总装的3D打印车身面板间隙量规受益于复杂的形状,以及与车身面板的形状相匹配的轮廓,并构成无损表面,以便检测。

替代部件
汽车制造商开始使用3D打印部件,以代替汽车上为自动化机器人编程的最终用途部件。这加快了生产前的过程,并确保一旦最终生产部件可用,装配线即可开动。

挡风玻璃雨刮器装配设备
以前,挡风玻璃雨刮器装配设备都是铝制的,它会损坏刷过漆的车身面板。3D打印塑料固定装置将以最小程度接触汽车,减少损坏面板的风险。

运输支撑夹具
3D打印在包装和物流中最常见的用途是定制的支撑夹具,用于工厂运输零件。用于包装的支撑夹具通常是3D打印而成,坚固耐用,并采用耐热的热塑性材料,可以承受运输的压力。采用静电耗散材料3D打印而成的托盘可以安全地运输灵敏的电子产品。

例如,Eckhart将增材制造用于工厂,包括人体工学升降辅助和扭矩缓解工具,这些工具可以有助于工人在将汽车引擎固定在底盘上的同时,对汽车引擎进行定位。此外,Eckhart和Stratasys 正在测试将微型传感器嵌入3D打印的夹具和固定装置中,以便对生产线进行高级的诊断监控。

前沿技术

FDM 3D打印过程生产出工程级热塑性塑料夹具和固定装置,这些材料具有生产车间所需的强度与耐久性。FDM尼龙12CF是FDM技术生产出制造辅助应用的最新材料之一。与任何FDM热塑性塑料相比,它的强度重量比最高。

其强度来自于35%的碳纤维短切钢筋(按重量计算)。碳纤维还增加了ESD特性,以减少电子应用中的静电放电。该材料通常用于汽车制造,比如装配夹具、机械臂末端的工具、支架和替代部件。

微软公司也在竭力支持3D打印在汽车领域的应用。Stratasys最近为其GrabCAD软件增加了一个用于制造支持设计的夹具和固定装置平台。GrabCAD打印简化了传统的3D打印文件准备工作流程,并具备了有关打印机使用的智能,以便团队可以更快地获得高质量的打印。当汽车工程师需要微小的工具调整时,他们不必每次都去找CAD设计师。GrabCAD打印的夹具和固定装置帮助制造工程师增加工具的强度和刚性,或者减轻工具的重量。这些软件的优点有包括:

●摆脱对文件处理知识的需求;
●节省时间,消除设计和处理过程中不必要的迭代;
●允许定制的孔尺寸,支持标准插入;
●将水平孔转换为自支撑角度,实现更快的打印时间。

汽车工业正处于发展的当口,增材制造的夹具和固定装置将是开启精益生产成功的关键。


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