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3D打印與汽車製造會碰撞出什麽樣的火花呢?

2018-11-22

隨著自動駕駛汽車和電氣化技術的出現,汽車原始設備製造商(OEMs)承受著壓力,壓縮產品開發周期需要更快的迭代和測試新的製造過程。多年來,OMEs一直使用增材製造和3D打印技術進行新零件的原型設計,但這些技術在生產領域得到新的應用。這些簡單但重要的工具有助於製造商優化操作和提高質量。通過3D打印製造輔助設備,工程師可以通過降低成本、縮短交貨期和更安全的工作環境來實現更高的效率。

3D打印技術優勢

Eckhart 公司最近與 Stratasys 和 Stratasys Direct Manufacturing 合作加快3D打印在工具製造中的應用。Eckhart 的生產和裝配線上的大多數夾具和固定裝置是通過3D打印得到的,主要優點為輕量化和符合人體工程學、改善視線、簡化建造結構和材料清單。

更多優點

速度
通過增材製造,從最初設計到投產的時間比研磨或焊接的速度快40%到90%。3D打印部件通過CAD數據直接進行按需生產,從而加快迭代和設計更新。

設計自由
3D打印一層一層地構建部件,擺脫了傳統的可製造性設計限製,為洞孔、輪廓和複雜的有機結提供了可能性。

組件整合
通常需要組裝的多個組件可以製造成一個整體。傳統的夾具和固定裝置,以較少的組件和更多的功能加以重新設計,節省時間,減少構建後的工作量,並簡化了材料清單。

減少庫存
數字設計文件具備了可用部件的虛擬庫存,可按需打印。隨著汽車設計的變化,製造商可以快速調整和生產新工具,節省存儲、倉庫成本和空間。

安全
輕量化的夾具和固定裝置更加安全,更易操作,可在工廠車間隨意移動。3D打印不需要額外的成本或製造時間,它有助於實現功能型設計,從而為使用工具的員工提供更高的安全性和舒適性。

3D打印降低了風險,並使得製造工程師在工廠車間放置更多的製造輔助設備,以提高效率和操作的一致性。

3D打印應用

3D打印的夾具和固定裝置應用在汽車製造業中崛起,包括:

標識牌校準,定位裝置
生產線工人通常使用手持固定裝置,手工貼上車輛標識和模型名稱。傳統上,這種類型的固定裝置將是用金屬加工而成的數控機床,笨重昂貴而難以更新或複製。運用熱塑性塑料進行3D打印這些工具,汽車製造商可以創建更多定製的固定裝置曲麵的汽車車身麵板。它們更加輕量化,並符合人體工程學,從而減少裝配工人的疲勞和傷害。

車身麵板間隙量規
用於檢測總裝的3D打印車身麵板間隙量規受益於複雜的形狀,以及與車身麵板的形狀相匹配的輪廓,並構成無損表麵,以便檢測。

替代部件
汽車製造商開始使用3D打印部件,以代替汽車上為自動化機器人編程的最終用途部件。這加快了生產前的過程,並確保一旦最終生產部件可用,裝配線即可開動。

擋風玻璃雨刮器裝配設備
以前,擋風玻璃雨刮器裝配設備都是鋁製的,它會損壞刷過漆的車身麵板。3D打印塑料固定裝置將以最小程度接觸汽車,減少損壞麵板的風險。

運輸支撐夾具
3D打印在包裝和物流中最常見的用途是定製的支撐夾具,用於工廠運輸零件。用於包裝的支撐夾具通常是3D打印而成,堅固耐用,並采用耐熱的熱塑性材料,可以承受運輸的壓力。采用靜電耗散材料3D打印而成的托盤可以安全地運輸靈敏的電子產品。

例如,Eckhart將增材製造用於工廠,包括人體工學升降輔助和扭矩緩解工具,這些工具可以有助於工人在將汽車引擎固定在底盤上的同時,對汽車引擎進行定位。此外,Eckhart和Stratasys 正在測試將微型傳感器嵌入3D打印的夾具和固定裝置中,以便對生產線進行高級的診斷監控。

前沿技術

FDM 3D打印過程生產出工程級熱塑性塑料夾具和固定裝置,這些材料具有生產車間所需的強度與耐久性。FDM尼龍12CF是FDM技術生產出製造輔助應用的最新材料之一。與任何FDM熱塑性塑料相比,它的強度重量比最高。

其強度來自於35%的碳纖維短切鋼筋(按重量計算)。碳纖維還增加了ESD特性,以減少電子應用中的靜電放電。該材料通常用於汽車製造,比如裝配夾具、機械臂末端的工具、支架和替代部件。

微軟公司也在竭力支持3D打印在汽車領域的應用。Stratasys最近為其GrabCAD軟件增加了一個用於製造支持設計的夾具和固定裝置平台。GrabCAD打印簡化了傳統的3D打印文件準備工作流程,並具備了有關打印機使用的智能,以便團隊可以更快地獲得高質量的打印。當汽車工程師需要微小的工具調整時,他們不必每次都去找CAD設計師。GrabCAD打印的夾具和固定裝置幫助製造工程師增加工具的強度和剛性,或者減輕工具的重量。這些軟件的優點有包括:

●擺脫對文件處理知識的需求;
●節省時間,消除設計和處理過程中不必要的迭代;
●允許定製的孔尺寸,支持標準插入;
●將水平孔轉換為自支撐角度,實現更快的打印時間。

汽車工業正處於發展的當口,增材製造的夾具和固定裝置將是開啟精益生產成功的關鍵。


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