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汽车案例研究

原型制作是制造卓越汽车的强大推动力

汽车巨头 BMW 和 Jaguar Land Rover,以及 Minimizer 等精密零配件供应商,都发现 3D 打印是加速汽车设计和制造的最佳方式。

合二为一的力量

3D 打印的 Jaquar 汽车零件

“对于树脂基零件而言,使用 Objet Connex 是一种趋势,占现在生产的三分之一以上。”

背景

Jaguar Land Rover 在 2008 年夏季安装了 Objet Connex500。该 3D 打印机具有多种材料功能,可结合两种不同的材料,利用它们的最佳属性以制造优良的模型。

两个全球高端品牌 Jaguar 和 Land Rover 自 2000 年起合并为一个专营品牌,起初作为福特汽车公司的一部分,现在是印度塔塔集团设在英国的分支。

这两个汽车型号最初以完全不同的理念开始经营。第一辆 Jaquar 汽车 SS100 于 1935 年作为首辆时速可达 100 英里/小时的跑车推出。它具有经典的流线造型和高超性能,成为非比寻常的 Jaguar 车系的制造灵感来源,在速度、舒适度和获得比赛优胜方面享有盛誉。

与此相比,第一辆 Series 1 Land Rover 80 在 1948 年制造,它具有完全不同的属性,是一辆具有坚固耐用无修饰设计和越野功能的“多用途车”。如今,Jaguar Land Rover (JLR) 拥有 8 个汽车系列。为了确保这些车系能够在市场中保持卓越地位,大约有 20% 的 Jaguar Land Rover 工作人员从事产品开发工作,使用具有内置成型和加工功能的最先进的 CAD 技术来快速验证这些设计。除了数控机床模型制造和设备齐全的金属加工和工具车间以外,成型功能还包括使用 SLA、激光烧结和高分子喷射技术的多台快速成型机器。

直接通过 CAD 数据进行零件原型制作

3D 打印的 Jaquar 汽车零件

Jaguar Land Rover 在 2008 年投资购买了 Objet Connex500,以拓宽其基于树脂的快速原型制作功能。能够通过CAD数据直接使用类橡胶材料制造出具有生产机制的模型,是其能够帮助缩短开发周期的另一个关键优势。为了证明其能力,Objet Connex 最初负责为 Range Rover Sport 生产完整的仪表板通风孔组件。它使用刚性材料为壳体和空心偏转叶片建模,使用橡胶类材料为控制旋钮和气封建模。Jaguar Land Rover 能够在单一流程中打印完整的仪表板通风孔,可用作有效部件。打印后,将此模型从 Objet Connex 中取出,立即清洁和测试,验证叶片上的铰链是否都工作正常并且控制旋钮外观和性能良好。

3D 打印机的支柱是其 3D 喷墨技术。通过在矩阵结构中以预置组合形式喷射两种独特的模型材料,它能够创建多种具有不同机械和物理属性的柔性和刚性材料以及成品。使用此技术,Jaguar Land Rover 的 Objet Connex 已累计运行 5000 个小时,打印超过 2500 个零件并使用了 600kg 树脂。这很好地证明了 Objet Connex 的生产能力和可靠性,在 Objet 建议的维护周期,3D 打印机只更换了五个打印头以维持最佳品质,几乎没有其他维护工作。

由于该团队找到了利用 3D 打印机功能的新方法,因此在 Objet Connex 上生产的零件数量稳步提升。虽然该数字仍只是 Jaguar Land Rover 每年成型的 30,000 个零件中的较小一部分,但是这些零件许多都由激光烧结而成。对于树脂基零件而言,使用 Objet Connex 是一种趋势,占现在生产的三分之一以上。有趣的是,Objet Connex 由于其高速简单地后期处理而通常用于生产其它单一材料的刚性零件。当在多材料模式中时,它用于各种的制造活动。这些活动包括造型和 HMI(人/机界面)概念,例如旋钮、开关以及智能钥匙。


配合和功能测试

3D 打印的 Jaquar 汽车零件

包覆成型也是 Objet 3D 打印系统的重要功能。使用两种材料(但并非混合)来制作带橡皮密封圈的盖子等物品。清洁后,该组件可直接用于配合和功能测试。其他可使用 Objet Connex 的关键领域包括开发门密封条和防尘罩(这里只使用非刚性的 Tango Black Plus 材料),最近还制作用于功能测试的零件。

Objet Connex 功能的最大使用者是 Jaguar Land Rover 的造型部门。在 Objet 3D 打印机上生产的超过半数的产品都可顺利进入设计工作室,以协助完成新的设计方案。

一个很好的例子是整个伸缩式前大灯清洗系统的制作,该系统在每清洗挡风玻璃五次时伸出来清洗前大灯。Objet Connex 打印的组件被证明足以应对严格的测试,允许在进入昂贵的加工阶段之前对设计进行证明。

虽然 Objet Connex 的不同属性明显以不同方式针对上述应用发挥作用,但是总的来说,由于操作轻松、具有快速构建速度和简单清洁流程,因此对 Jaguar Land Rover 的一般优势是具有高准确性和尺寸控制以及短周转时间的优秀零件定义。更具体地说,Objet Connex 3D 打印机因其能够直接从 CAD 数据中成型零件而令人印象深刻,如果使用其他方法,此过程将会非常耗时或昂贵。

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