3D打印技術(shù)助力概念車“加速”開發(fā)

概念車設(shè)計與制造過程中,，面臨著交貨期緊迫和制造成本昂貴的挑戰(zhàn)。面對這些挑戰(zhàn)，概念車設(shè)計公司開始尋求更加高效、經(jīng)濟的制造技術(shù)，其中就包括3D打印技術(shù),。那么,3D打印技術(shù)在概念車開發(fā)過程中能夠發(fā)揮出怎樣的價值呢？英國Envisage公司的業(yè)務(wù)是為汽車制造商提供車輛設(shè)計,、測試,、驗證、快速原型工程以及汽車小批量制造,。小批量制造業(yè)務(wù)包括概念車開發(fā)和為私人定制優(yōu)質(zhì)的汽車,。Envisage合作的部分客戶包括為捷豹路虎、賓利,、勞斯拉斯,、特斯拉,、沃爾沃、日產(chǎn)等,。

Envisage 開發(fā)的概念車

概念車是一種介于設(shè)想和現(xiàn)實之間的汽車,，我們可以把概念車理解為未來汽車。汽車設(shè)計師利用概念車向人們展示新穎,、獨特,、超前的構(gòu)思，概念車承載著人類對先進汽車的夢想與追求,。有的概念車只是處在創(chuàng)意,、試驗階段，也許不會投產(chǎn),，主要作用是探索汽車的造型,、新的結(jié)構(gòu)、驗證新的原理等,。而有的概念車則已經(jīng)配備了動力總成,，這類概念車比較接近于批量生產(chǎn)階段。

Envisage 車間

無論是屬于以上哪種類型,，從制造的角度上來講,，概念車都屬于一種定制化的、小批量制造的車輛,。以Envisage公司的以往制造經(jīng)驗來看,，通常情況下制造一輛高性能、功能齊全的定制化車輛周期大約為26周,，其中一部分重要的時間節(jié)點是：在第七周之前需要訂購內(nèi)飾,、變速箱、動力總成,，第8周以前交付玻璃，在第10周完成外部面板的交付,，汽車內(nèi)飾在第18周完成……但是在Envisage公司引入了包括3D打印,、3D掃描、先進設(shè)計分析軟件以及VR（虛擬現(xiàn)實）等技術(shù)在內(nèi)的數(shù)字化技術(shù)之后,，定制化汽車制造的流程變得更加高效,。

Envisage 制造流程

在汽車概念車或定制化汽車的制造項目中，Envisage通常根據(jù)客戶所需的車輛性能,、動態(tài)性和尺寸選擇一個現(xiàn)有的汽車平臺,，Envisage將一些在線CAD模型上傳到創(chuàng)意軟件包中，就可以快速創(chuàng)建數(shù)字模型,，從而迅速了解到車輛的軸距,、軌道,，主要碰撞結(jié)構(gòu)等信息，同時判斷該平臺是否能夠滿足概念車或定制化汽車設(shè)計的特性,。

在將這些設(shè)計模型進行制造之前,，Envisage首先為客戶提供虛擬現(xiàn)實的汽車設(shè)計，客戶通過VR（虛擬現(xiàn)實）設(shè)備就能夠看到逼真的車輛設(shè)計效果,。當(dāng)設(shè)計方案獲得通過之后,，接下來Envisage將對選定車輛的結(jié)構(gòu)進行三維掃描，以獲取關(guān)鍵安裝和結(jié)構(gòu)點等數(shù)據(jù),。Envisage使用3D Systems Geomagic等軟件自動的從掃描數(shù)據(jù)中創(chuàng)建表面,，避免人工操作可能出現(xiàn)的錯誤，實現(xiàn)掃描數(shù)據(jù)的自動化后處理,。

接下來,，項目將進入到細節(jié)工程階段。在這個階段中,，Engisage公司使用先進的分析軟件進行汽車結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計,。軟件產(chǎn)生的分析數(shù)據(jù)可作為證據(jù)提交給認證機構(gòu)，證明車輛的設(shè)計是符合相關(guān)設(shè)計標(biāo)準的,，而在過去這些證據(jù)往往需要通過物理檢測的方式來獲取,，有時物理檢測會導(dǎo)致車輛結(jié)構(gòu)的損壞。

部分經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化的零部件可以通過3D打印技術(shù)直接制造,。Envisage公司表示,，3D打印技術(shù)的應(yīng)用有助于減少定制汽車制造的周期和成本，在沒有昂貴模具成本的情況下,，3D打印技術(shù)可以直接制造出定制車輛所需的零部件,。此外，3D打印技術(shù)能夠制造出比較復(fù)雜的功能集成式零部件,，減少了零件的數(shù)量,，并減少裝配過程中對焊接的需求。同時,，Envisage 公司也表示,，在定制化車輛中，并非所有零部件都適合用3D打印技術(shù)制造,，例如那些大型,、低厚度的金屬面板結(jié)構(gòu)就更適合用傳統(tǒng)技術(shù)制造。

日益發(fā)展的3D打印材料給概念車或定制化汽車制造商帶來更多的選擇,，根據(jù)市場研究,，可應(yīng)用于汽車零部件制造的3D打印材料除了鋁合金、不銹鋼,、鈦合金等金屬材料之外,，還包括一些能夠替代金屬的塑料3D打印材料,，比如與金屬強度相當(dāng)，但更加輕量化的碳纖維復(fù)合材料,，以及具有優(yōu)良的綜合性能,，在許多特殊領(lǐng)域可以替代金屬、陶瓷等傳統(tǒng)材料的高性能工程塑料PEEK,。

來源：3D科學(xué)谷
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