不久的將來,福特汽車公司制造的賽車上,擋泥板(fenders)、進氣歧管(intake manifolds)以及擾流板(spoilers) 都將由塑料完全3D打印而成。
福特汽車公司宣布,作為第一家使用Stratasys Infinite Build 3D打印機的汽車制造商,正在探索如何利用3D技術(shù)打印大型一體式汽車零部件,如汽車阻流板,并將其用于原型車制作和未來車輛制造。
Stratasys Infinite Build系統(tǒng)能夠打印幾乎任何形狀或長度的汽車零部件,以更經(jīng)濟有效的方式生產(chǎn)需求量較小的模具、原型車零件或組件,例如福特性能車型或個性定制的汽車零件等。該系統(tǒng)有可能成為汽車制造業(yè)的突破性技術(shù)。
福特積層制造研究技術(shù)負責(zé)人Ellen Lee表示:“借助Infinite Build技術(shù),我們現(xiàn)在可以打印大型模具、卡具和零部件,從而使我們在設(shè)計迭代中能夠更加靈活地應(yīng)變。我們很高興能率先將Stratasys的新技術(shù)投入使用,這有助于我們推動這種適用于汽車應(yīng)用和需求的大規(guī)模打印技術(shù)發(fā)展。”
全新的3D打印系統(tǒng)現(xiàn)位于福特汽車在美國密歇根州迪爾伯恩市的研究與創(chuàng)新中心。
相比鑄造金屬,3D打印出來的零部件重量變輕,成本降低。更輕量的車身意味著更優(yōu)的燃油經(jīng)濟性表現(xiàn),更低廉的制造成本對應(yīng)著更實惠的購車價格。雖然這種技術(shù)距離大規(guī)模量產(chǎn)的乘用車還有一些時日,但福特頗為自豪地宣布,自己是行業(yè)內(nèi)第一家使用Startasys 旗下的Infinite Build 3D打印機來試驗制造量產(chǎn)車零部件的企業(yè)。
類似一間房屋般大小的打印機坐落在福特位于密歇根州的迪爾伯恩(Dearborn)研發(fā)創(chuàng)新中心內(nèi)。美國汽車制造商設(shè)想將打印機用在低產(chǎn)量的車型之上,而賽事項目用車就是很好的選項。
“借助Infinite Build技術(shù),我們可以打印大型的工具、固定裝置以及組件,這些能讓我們在設(shè)計的迭代中更加靈活、自如,”福特增材制造(additive manufacturing)研發(fā)技術(shù)領(lǐng)袖Ellen Lee在一份聲明中說。“我們非常興奮,能夠在早期接觸到Stratasys的新技術(shù),它幫助指導(dǎo)了我們大規(guī)模打印汽車應(yīng)用和需求的研發(fā)?!?/p>
Infinite Build 3D打印機的運作方式是,計算機輔助設(shè)計程序?qū)⒘慵?guī)格傳送至打印機的計算機進行分析設(shè)計。然后,設(shè)備開始打印工作,一次打印一層材料(在這種情況下為塑料),然后逐漸將這些材料逐層堆疊為成品3D物體。
當(dāng)系統(tǒng)檢測到原材料或供應(yīng)材料罐用完時,機器臂將會自動用滿罐進行替換。這使打印機在無人值守的情況下可以連續(xù)工作數(shù)小時或數(shù)天。
福特汽車與3D打印機的淵源已有數(shù)十年之久,該汽車制造商聲稱,曾于1988年購入了世界上第三臺3D打印機。
起初,福特使用3D打印機制造原型車的按鈕、開關(guān)和把手,現(xiàn)在,這些打印機開始被用以制造賽車的零部件。其中比較著名的零部件,包括贏得2015年戴托納(Daytona)24小時賽冠軍的Chip Ganassi原型賽車的進氣歧管。
未來,福特還將使用這些設(shè)備,制造全新量產(chǎn)車型的小比例模型,這樣人類工程學(xué)者就可以在打造車型的一些特定部位時,真正做到“袖手旁觀”了。
隨著3D打印的效率提高及費用降低,許多公司正在將這種新興技術(shù)應(yīng)用于航空航天、教育及醫(yī)療等各個領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用生產(chǎn)環(huán)節(jié)。根據(jù)Global Industry Analysts Inc.的數(shù)據(jù),最近一段時期的技術(shù)進步、新興應(yīng)用領(lǐng)域和政府支持推動了3D打印得到更廣泛的應(yīng)用。到2020年,全球3D打印市場的市值預(yù)計將達到96億美元。
未來3D打印可以為汽車生產(chǎn)帶來巨大益處,其中包括生產(chǎn)重量更輕的零件,這可能有助于提高燃油效率。舉例來說,3D打印的阻流板的重量可能還不到金屬鑄造的阻流板的一半。
此外,在生產(chǎn)需求量較小的零部件時,3D打印技術(shù)具有更好的成本效益,例如原型車和賽車專用零件。福特還可以利用該技術(shù)為客戶打印更大尺寸的模具、卡具以及個性定制的零部件。
盡管3D打印技術(shù)的速度相對大批量生產(chǎn)制造來說還不夠快,但是它對于小規(guī)模零件生產(chǎn)是一種更具成本效益的方式,如原型車和賽車專用零件。不僅如此,在不受大規(guī)模生產(chǎn)過程的種種限制時,零部件的設(shè)計和制作過程更為高效。
如果使用傳統(tǒng)方法,工程師將首先創(chuàng)建零件的計算機模型,等待數(shù)月之后原型模具才能生產(chǎn)出來。有了3D打印技術(shù),福特僅需幾天時間就可將同樣的零部件打印出來,成本大大降低。例如,幾天內(nèi)——而不是原先的幾個月——就能夠以較低成本生產(chǎn)出新進氣歧管的原型件。
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