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发表于 2020-1-6 09:13:02 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 qiche 于 2020-1-6 09:14 编辑

3D打印技术及制件在汽车试制过程中应用
杨志强,张利君,闫瑞霞
(北京汽车股份有限公司汽车研究院试制部,北京 101300)
摘 要:本文阐述了3D打印技术基本概念,以及3D打印技术在汽车研发试制阶段的实际应用及其为汽车研发试制阶段带来的优势。
关键词:3D打印;汽车研发;试制
0 引言
3D打印技术是快速成型技术的一种,是一种先进的增材制作方法。目前在众多领域都有所应用。本文主要是针对3D打印技术的熔融沉积技术进行介绍,并通过实际案例介绍3D打印技术在汽车研发行业的应用及前景。

1 3D打印技术概况
(1)3D打印技术概念。3D打印技术就是所谓的增材制造技术,它是运用一种以三维数据模型文件为基础转化成打印模式,形成切片,运用高能束源或其他方式,将丝、液体、熔融体等特殊材料按照三维模型数据切片轨迹进行按照逐层堆积黏结,最终叠加成型,直接构造出实体的技术。相对于传统加工技术(如车、铣、刨、磨、钻等),增材制造是一种自下而上材料逐层叠加的制造工艺,所谓的“加法制造工艺”,而传统的数控加工就是所谓的“减法制造工艺”。
2.智能网联汽车软件、算法、地图等的更新升级,需要由汽车制造商或软件供应商及时发布通知,提醒用户自己更新升级,因用户未能及时更新升级,交通肇事罪发生的根源在于用户的疏忽,推定用户有过错,应由用户来承担法律责任;
(3)3D打印熔融沉积技术(FDM)。1)熔融沉积技术应用(FDM);2)FDM技术的工作原理;3)成卷的丝状打印模型材料、支撑材料,通过送丝机构输送至打印头喷头内,通过打印头内的热电阻加热器,将模型材料、支撑材料加热至半流体状态(200-300℃),根据模型的切片及结构,相应的喷出模型材料或支撑材料。
(4)打印喷头会在计算机软件的控制下沿三维数据切片成的轨迹运动进行喷涂打印模型材料和支撑材料,打印喷头上的喷嘴(直径一般在0.2-0.6mm), 将半流体状态的塑料挤出在打印模板上并很快凝固。
(5)每一层切片截面打印完成后,打印平台沿Z轴向下移动一个层厚的高度,通常是根据打印设备打印喷头的层高进行下降。
(6)前一个已经打印完的截面就变成了新的打印平面,如此反复,直至整个模型打印完成。
(7)3D打印工艺技术熔融沉积技术应用(FDM)在汽车试制验证阶段的应用。FDM-3D打印技术已在各个行业中广泛应用,如汽车制造、电子通信、家电、玩具、影视道具等领域的产品开发、设计过程、产品外观的评估、方案的选择、装配检查验证、功能的测试、用户看样订货、塑料件开模前校验设计、少量产品的制造等。

2 汽车行业3D打印应用
在汽车行业这块领域,3D打印技术飞速发展,在新产品造型设计过程中,3D打印技术为产品开发带来崭新的开发模式,运用3D打印技术,快速、精准的将设计思想转化为实物模型或者样件,缩短了开发周期,同时减少了开发费用,使在同行业中占有先机。
3D打印技术在汽车试制阶段应用广泛推广,在试制阶段难以实现工程样件的,利用3D打印技术让三维数据转化为实物,快速验证样件的结构匹配、外观直观感受、装配工艺性,及时发现问题并修整数模,直到达到满意的样件为止,减少开发费用,缩短周期。
造型设计方面:由设计思想转化为实物一个快速验证,直观评价,对设计能够快速反应到实物上,验证想法,验证结构,验证工程,为快速决策提供了样品支持。
开发模具、工装、小型检具方面:3D打印技术辅助设计开发,无需开发模具、夹具,省去模具的设计及制造,以及开发设计模具中锻造、铸造、铣、切等繁琐的加工工序,极大的减少人力、物力,同时减少了开发周期。

3 汽车试制阶段3D打印技术应用
试制阶段,各个专业都涉及到,如内外饰件、电器件、智能化件、车身附件等,3D打印快速成型制件为试制验证提供了帮助,在试制验证中因造型、设计的改变,同时为了得到快速验证,选择3D打印技术,设计工程师要更改的三维数据进行编辑,输出理想中的数据,根据数据进行分析3D打印技术的可操作性。
设计出的数据进行切片然后形成打印文件,打印制件流程:如图1由设计状态到实物状态的转变。
160da3cbe41869218fd6eef37381721a.jpg
图1
制件完成后,在样车上进行,结构验证,工艺验证,尺寸验证,外观评审,节约了软模件的开发并且发现问题能及时修改数据,最终达到满意的效果。
(2)常见的3D打印工艺类型:1)熔融沉积技术应用(FDM);2)光固化成型技术应用(SLA);3)选择性激光烧结技术应用(SLS);4)激光沉积制造技术应用(SLM)。
快速成型制件为工程设计提供快速早期的验证,提前发现问题,有利于设计质量提升,有利于保障项目的进度,同时节约项目研发费用。
解决快速设计验证、快速问题整改、快速验证过程设计变更,为项目整体的推进提供可靠的依据,减少项目开发周期,降低成本。

4 总结
某汽车研发单位试制部通过3D打印技术在试制阶段的应用,缩短研发阶段样件制作周期,降低样件制作成本,提升了研发效率。

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