| 学生用3D打印重新设计制造宝马X3 SUV |
美国Clemson大学的汽车工程系主要提供硕士博士教育，一直在美国享有盛誉。在这里学习的学生如果要获得汽车工程硕士或博士学位，其中的一项任务就是要完成一个名为DeepOrange的实习项目，这是一个为期两年的汽车原型项目。 最近一段时间以来，Clemson大学的DeepOrange项目都是宝马公司赞助的，相应地，学生们的原型开发也是基于宝马当下的BMWX3SUV车型的改进，主要使用由Stratasys公司RedEye3D打印服务提供的快速原型零部件。 在完成DeepOrange项目的第一阶段，即市场分析和针对车型的三类目标客户群勾勒出相应的典型的3位客户形象之后，学生们进入设计阶段，重点是为宝马一款流行的中型SUV针对两种特定的驾驶需求进行迭代：开发一种皮卡风格的跨界车型，该车型需要具备最大的燃料经济性和为城市驾驶提供额外的多功能空间。
有了设计方向之后，学生们最初为X3设计的新部件需要通过钢板冲压技术来制造，但是当他们在向一家金属成型车间询价之后，发现费用远远超出了分配给他们的项目预算。 “即使我们与制造供应商有良好关系，用钢板冲压制造这些大零件也没有任何意义。”DeepOrange项目总监BillSowerby说。“一旦学生意识到用传统制造技术无法解决问题，他们只好回去重新思考如何设计和建造原型。” 在得到钢板冲压超出预算的结论之后，学生们被回到绘图板上，并重新评估其制造技术......于是开发团队中的一名学生提出了进行快速原型的建议。
在了解到这些零部件并不需要用钢材制造之后，学生们向RedEye询价后发现，使用3D打印这种新的制造方式不仅成本节省了75%，而且制造时间也比冲压技术快了90—120天，此外，重量更轻的部件将有助于实现其高燃料经济性的设计目标。于是学生们转向了熔融沉积成型（FDM，3D打印技术的一种）技术。 虽然由于预算和时间的限制从钢板冲压技术转向3D打印技术，学生们面临的新的挑战是要改变零部件的设计使其更加适合于增材制造.....尤其要确保新的零部件能够无缝匹配他们已经制造过的宝马X3车身零件。 “我们当时要满足非常严格的尺寸公差要求，因为CAD模型几毫米的偏差就可能造成零部件无法正确对齐或者相当大的缝隙。”Dubey说。 为了确保最终材料能够达到与钢匹配的理想成品质量，开发团队改变了每层的打印方向，以帮助形成高强度的和光滑表面。此外，考虑到在零部件打磨和精加工时候的损失，学生们在最终的打印设计文件中还留出了额外的壁厚。而且由于这些零部件往往要比3D打印机的可打印尺寸更大，开发团队将其分成几个部分分别打印，然后通过热风焊接形成最终的形状。 凭着在增材制造领域丰富的经验，RedEye也帮助学生们将他们的设计转向更加利于FDM技术的方向。 “FDM是一种与钢板冲压截然不同的工艺，因此进行重新设计是非常重要的。我们帮助Clemson大学的学生确定连接接头的最佳的方向和位置，以确保我们能够准确地打印出零部件并焊接在一起，并满足尺寸精度的要求。”RedEye的高级项目工程师EricQuittem说。“我们知道在零部件的表面会出现一些微小的纹路，这是层积工艺固有的现象，但Clemson团队不了解这些，我们向他们保证这一层可以通过二次处理去除掉。”
总之，RedEye使用StratasysFDM900mc3D打印机和ABS-M30材料为DeepOrange项目打印了14件零部件，其中包括4片挡板、4件侧架、4件车顶和后窗，以及两个侧面板。RedEye还帮助他们用热风焊接和用砂打磨部件，为上底漆和喷气做好准备，以匹配宝马X3现有的光洁度标准。 “最后的零部件外形尺寸和公差完全符合设计要求。”Dubey声称，“整体而言，与RedEye团队的合作非常棒，我们最终了解了这样一个新技术，它很可能是小批量生产零部件的未来。” |
