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激光选区打印在汽车研发中的应用

星之球科技 来源:盖世汽车网2015-09-10 我要评论(0 )   

演讲内容分为四个方面内容,前期的增材技术简介,汽车行业现状与发展趋势、汽车研发与制造发展趋势与瓶颈,以及SLM技术在汽车产业中的应用。

 激光选区打印在汽车研发中的应用
       演讲内容分为四个方面内容,前期的增材技术简介,汽车行业现状与发展趋势、汽车研发与制造发展趋势与瓶颈,以及SLM技术在汽车产业中的应用。
 
       增材的分类,这张表是我们从1980年的SLA到激光选区烧结的应用,我涉及的是激光选区熔化设备的一些研发和应用,目前在航天有一个比较高的平台,我们做的零件就能实际的测试。3D打印有一个最大的好处是前期的模型制造,现在有了跨越式的发展,到实体的零部件的直接应用,包括一些加速器类已经应用了3D打印的零件,通过了一些打靶的测试。这一块后面也是希望激光选区熔化能更好地结合在汽车上。这一块也很有它独特的一些优点,包括王总讲的小批量、多品种也是适合结构复杂的,对于这几种技术特别是金属来说,它比电子束的精度相对要高,也更适合零部件的直接制造的应用。在航天中最大应用是减重,同样汽车中现在提倡环保的概念,希望汽车能更省油,后面3D打印技术可能会给汽车带来一些减重方面的好处,这一方面包括前期在设计的过程中,也发挥了一些作用。
       前期GE在全球做了一个征求,他们的专业设计师,设计最低2033克,但他们对这个还不是太满意,这是在全球发布的一个案例,一个印尼的小伙子用了一个不是主流的软件做出来的,273克,接近原来的十分之一,这让他们的专家感到震惊,GE有一个模式叫制造外包,下一步可能会有设计外包的理念,3D打印会对设计带来一个很大的冲击。以后可能GE不需要那么多的设计师在现场工作,包括在中国大家还提倡一个“人”的概念,公司要人多,有可能设计分包出去,把其它的分包出去,这样就能提供一个更好的作品、产品。这一块平台在设计外包过程中发挥了巨大的作用,这也是3D打印对整个社会做出的改变所在。
 
       回归到激光选区,这个技术是从前期的零件三维模型导入,比如可以用CAD的模型导入,导入到设备过程中,铺粉、激光熔化、成型缸下降、零件成形等等。
 
       汽车行业现状与发展趋势,总结起来三点,现在市场趋于饱和,沈总说每年新研发出来的车辆是350辆,但整个市场对这个需求量其实没有那么大,相对地,竞争会加剧,销量的增量也没有那么大,所以这一块怎么控制成本,新技术和新车型的研发速度一定要加强,3D打印可能会起到一个很大的作用。现在汽车研发过程中可能会面临一些瓶颈,包括产品的研发周期比较长,比如一个全新的产品可能需要57个月可能还不包括之前的技术研究。这里的产品设计,自由度受到很大的限制,包括从产品材料、结构设计、后端制造工艺,但3D打印可以把这三者进行有机结合,使整个产品达到有机集成,提高整个自由度。
 
       影响产品设计的因素:前期零件的脱模、复杂的结构设计、双色注塑,这个可能会对产品设计过程是一些比较大的影响因素,这些都是比较难以完成现在常规的设计。
       说到激光选区在汽车中的应用,这是我一个师兄,也是严老师的学生,他们接的一个课题,这个课题大概还有三周左右要结题了,他们也完成不了,找到一个德国的说三个月,费用大概五十万,钱他们能接受,主要是周期接受不了。我们在一次闲聊的过程中说可以帮他们做一下试试,用了一个星期的时间完成了,后来发现确实对实际过程中具有一定的推动作用,后面按照他的要求,他们从国外买了一些粉末材料,我们进行新材料的测试也打出了一些零件,现在正在进行后续的测试。
 
       第二是轻量化的结构设计,这些轻量化的结构设计过程中这里还放了一个图片,第一个是当时237克的零件,现在汽车采用蜂窝的结构或者点阵的网状结构,实际过程中还是有一些难处的,这里通过3D打印,把很多的结构件可以一体打印出来,完成多孔进行轻量化的设计和制造。
 
       第三个就是个性化定制过程,现在中国有钱人越来越多,他需要个性一点的汽车,从方向盘到座椅以及内饰件都是有要求的,可能要打上他的logo、名字、标志,在座的可能下面也有很多有这种需求的,也可以在后面结合3D打印技术,打印一些你的爱人或者女朋友的东西送给她,这样你们的爱情可能会更好一点。这是结构件上的应用,前面也是采用3D打印技术,激光选区熔化做了一些实体零件的制造,后面还是要进行相关后续的热处理和相关的精加工,现在虽然精度高了,但实际过程中还是有点问题的,正常的一般大概在5丝左右。这里是刚才三位专家说的,这个只是对前期加工方式的补充,不是做一个革命,因为没有比较谁好谁坏,只是谁更适用,可能是前期满足了相关功能性,时间缩短了,功能满足了,也达到了高温高负荷的运转要求。
 
       这是一个3D打印汽车,通过SLM和SLS两种技术做了一台3D打印汽车,最后跟按照传统方式制造的车一样,也达到了所有的测试要求,可以上到德国的高速路面上进行跑车的实验。我们了解到很多的汽车行业实际过程中还是有应用的,用的范围包括汽车模具,最早的一句话,这个是一汽主任说的,他们在欧洲模具现场发现很多的模具镶块,他感觉很好奇,他们看过程中特别感兴趣问了人家,人家说这是3D打印的一些镶块,现在在一汽他们也是想把这种3D打印技术应用到模具的制造过程中。包括其他的产品件,因为镶块可能会换的比较多一点,这一些可以提升模具的寿命,减少模具的磨损量,散热快一点,加工的间隔更短一些,提高效率。
 
       在支撑块的应用,包括焊装的支撑块和滚轧的支撑块,这里支撑块的结构可能随着汽车的结构比较奇形怪状,这里3D打印也发挥了它的作用,我们可以打印一些结构比较复杂的零部件,而且不受产品外形的限制,包括一些整车,其他的支撑块。另外一个是汽车检测的工装,这里很多小的安装组建,包括打印铝合金的型面,要求有精准和工装,因为做这些很容易坏,另外加工也比较慢,用3D打印可以解决周期的问题。之前想做一种或者梯度材料的复合,相当于碳纤维基体上进行铝、铜这一类的金属性的复合实验。以及包括像后门的洞开头检具上做了一些应用,这也是在3D打印的实际应用中比较多的。因为我们上海在李处的支持下,还有一个相当于工程服务中心,也是一个开放的平台,这里不以商业的盈利为目的,也是为了推动上海整个3D打印的技术发展,包括前期跟很多会员单位做的东西是我们贴钱做的,如果有这些需求,包括前期特殊材料或者零件都可以到时候联系我们,到时候可以一起开发来做这些技术,我相信3D打印不单是汽车,在整个行业中会用的越来越广泛,最后真诚的邀请各位领导专家到我们那去进行指导,谢谢。

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