歐洲一位保時捷汽車的愛好者在3D打印服務(wù)商的協(xié)助下,利用3D掃描、建模軟件、3D打印機和鑄造技術(shù),制造了一臺保時捷356汽車發(fā)動機模型。模型的設(shè)計、零部件制造以及裝配過程在短時間內(nèi)就完成了,在制造過程中不同性能的3D打印樹脂材料讓設(shè)計者在制造時有了更加靈活、多樣的選擇。本期,我們將分享出這臺保時捷發(fā)動機模型的設(shè)計與制造過程。
3D打印的保時捷356發(fā)動機模型與真實發(fā)動機的比例為1:4。在制造時,設(shè)計者首先對保時捷356發(fā)動機進行了拆分,并使用David Laser掃描儀對這些零部件逐一掃描。然后在掃描數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行三維建模,設(shè)計者用到的軟件是Rhino和Meshmixer。
設(shè)計者根據(jù)自己在成本和精度方面的要求,最終選擇了Formlabs公司的Form 2 SLA 3D打印機及其配套的樹脂3D打印材料,進行發(fā)動機模型零部件的制造。
發(fā)動機模型的制造中總共用到了三種不同的樹脂3D打印材料,其中那些在最終組裝中需要進行微調(diào)和用螺絲連接的部件是由透明樹脂材料打印的,而發(fā)動機支架和皮帶是用彈性樹脂材料打印的。發(fā)動機模型中的支撐架所需的材料是鋁合金,設(shè)計者采用了3D打印熔模+鑄造的方式來制造該部件,鑄造用的母模是由鑄造專用的樹脂3D打印材料打印的,母模打印出來之后設(shè)計者將其提供給當(dāng)?shù)匾患诣T造工廠,進行鋁合金支撐架的制造。
發(fā)動機模型總共包括250個零部件,設(shè)計者先后分了5個批次進行3D打印,總共耗時45小時。打印完成之后還需要進行零部件的后處理,包括去除3D打印過程中產(chǎn)生的支撐結(jié)構(gòu),對零件中的微孔進行精制,對打印件進行打磨和噴漆。完成后處理之后,設(shè)計者花費了4個小時完成了發(fā)動機的組裝。
保時捷汽車愛好者利用3D打印設(shè)備快速制造汽車發(fā)動機模型的經(jīng)驗,也可以為汽車制造企業(yè)的設(shè)計研發(fā)領(lǐng)域所借鑒。在汽車的研發(fā)工作中,設(shè)計師需要對新產(chǎn)品的設(shè)計方案進行反復(fù)驗證,驗證過程中往往需要制造出新產(chǎn)品的原型。3D打印技術(shù)憑借在小批量制造中所具有的速度和成本優(yōu)勢,而成為產(chǎn)品快速原型制造的重要工具。國際上一些著名汽車制造企業(yè)在產(chǎn)品快速原型制造領(lǐng)域大量應(yīng)用了3D打印技術(shù)。例如,福特在全球設(shè)立了5個3D打印原型制造中心,每年制造超過2萬個零部件原型,寶馬的慕尼黑研究和創(chuàng)新中心,每年生產(chǎn)約2.5萬個3D打印零部件原型。
3D打印設(shè)備制造商和材料企業(yè)針對產(chǎn)品快速原型和小批量生產(chǎn)領(lǐng)域,開發(fā)了多樣化的打印材料。以制造保時捷發(fā)動機模型時所使用的樹脂3D打印材料為例,包括Carbon 3D、Formlabs、MadeSolid、MakerJuice、塑成科技在內(nèi)的許多3D打印企業(yè)或材料制造企業(yè),針對臺式3D打印的光敏樹脂脆弱,容易折斷和開裂的問題,推出了更強硬、耐用的樹脂,有的樹脂材料可以對標(biāo)ABS塑料注塑件的性能,有些樹脂材料在強度和伸長率之間取得了一種平衡,使3D打印的原型產(chǎn)品擁有更好的抗沖擊性和強度。除了硬性樹脂,3D打印企業(yè)還推出了用于熔模鑄造的3D打印樹脂材料,以及制造鉸鏈和摩擦裝置所需要的柔性或彈性樹脂3D打印材料,可供制造用戶選擇的材料種類越來越豐富。
來源:3D科學(xué)谷
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