案例洞悉3D打印砂模助力電動(dòng)車電機(jī)外殼開發(fā)應(yīng)用

魔猴君  行業(yè)資訊   1409天前

新能源汽車是國(guó)家和汽車行業(yè)未來發(fā)展的方向，這其中需要更高效率的電機(jī)，更長(zhǎng)續(xù)航的電池，更高能效比的空調(diào)，這些需求對(duì)我們的傳統(tǒng)汽車制造業(yè)帶來很大的挑戰(zhàn)。

voxeljet-維捷與其合作伙伴可以提供電機(jī)從研發(fā)鑄件到大批量生產(chǎn)的全套解決方案。通過基于3D打印的快速成型技術(shù)，可以提供最快3天實(shí)現(xiàn)從概念到鑄件的交付。本期，通過voxeljet-維捷在英國(guó)的客戶Brooks Crownhill的案例來洞悉3D打印如何助力電動(dòng)汽車的開發(fā)。

© voxeljet-維捷

成就高度復(fù)雜的零件

對(duì)于英國(guó)公司Brooks Crownhill Limited（BCP）所制造的許多汽車零件而言，BCP早在準(zhǔn)備好進(jìn)行批量生產(chǎn)之前就依靠使用3D砂型打印來生產(chǎn)汽車零件原型。

3D砂型打印的優(yōu)點(diǎn)是能夠設(shè)計(jì)高度復(fù)雜的零件，而無需從頭準(zhǔn)備昂貴的模具。另外，隨著增材制造提供了獨(dú)特的設(shè)計(jì)可能性，全新的設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。而對(duì)于3D打印的砂型應(yīng)用來說，增材制造允許最終用戶在制造生產(chǎn)模具之前徹底檢查并廣泛測(cè)試新設(shè)計(jì)的組件，這樣可以節(jié)省大量的前期開模的時(shí)間和金錢。

對(duì)于鑄造的應(yīng)用來說，用砂制成的模具具有較高的成本效益，并且耐火，可用于鋼、鋁鑄造。由于這個(gè)原因，砂模鑄造一直很受歡迎，特別是在汽車工業(yè)中?，F(xiàn)代的工業(yè)3D打印為鑄造廠開辟了全新的可能性，因?yàn)榻柚?/span>3D打印系統(tǒng)（例如來自voxeljet的粘結(jié)劑噴射系統(tǒng)），可以制造高度復(fù)雜的型芯。

BCP為汽車行業(yè)的客戶大量生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件，最近還生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的外殼部件。目前BCP與voxeljet-維捷的合作已有相當(dāng)一段時(shí)間了，巨大的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。3D打印過程快速，具有成本效益，并為設(shè)計(jì)師提供了極大的創(chuàng)作自由。更重要的是，3D打印帶來的自由度對(duì)于重新優(yōu)化原來的零件設(shè)計(jì)并節(jié)省盡可能多的材料非常重要，例如通過拓?fù)鋬?yōu)化零件的結(jié)構(gòu)，可以獲得更佳的輕量化結(jié)構(gòu)。

BCP的一大目標(biāo)是必須使零件越來越輕，不僅需要做到輕量化這一點(diǎn)，還需要同時(shí)保持甚至更好地提高零件機(jī)械性能并延長(zhǎng)零件的使用壽命。而這一訴求在使用voxeljet-維捷的3D打印砂型技術(shù)上得到了很好的滿足。

輕量化設(shè)計(jì)是近年來最重要的設(shè)計(jì)趨勢(shì)之一，目前設(shè)計(jì)正越來越受制于可制造性的極限：整個(gè)鑄件的壁部更薄，定位精度要求更小的公差。而3D打印砂型不僅能夠?qū)崿F(xiàn)使用銑削或射芯等常規(guī)工藝無法實(shí)現(xiàn)的幾何形狀，而且尤其是當(dāng)需要測(cè)試全新的設(shè)計(jì)時(shí)，3D打印帶來了極高的便利性。

 3D打印對(duì)金屬鑄件的影響：設(shè)計(jì)可行性

3D打印意味著可以將復(fù)雜的內(nèi)芯作為一個(gè)完整部分進(jìn)行打印。這為節(jié)省了鑄造準(zhǔn)備工作。這也為用戶和鑄造廠減少潛在的成本和在復(fù)雜的堆芯組裝生產(chǎn)線一側(cè)的常規(guī)組裝時(shí)間，這些節(jié)省的時(shí)間所降低的鑄件成本會(huì)帶來更多的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這直接影響到業(yè)務(wù)模型、持續(xù)的成本和交付給最終客戶的時(shí)間。

 為“制造”而設(shè)計(jì) vs 為”功能”而設(shè)計(jì)

3D打印砂型設(shè)計(jì)的更大自由度正在縮小為“制造”而設(shè)計(jì)和為“功能”而設(shè)計(jì)之間的差距。如今，工程師可以使用有限元分析（FEM）來優(yōu)化功能，然后直接進(jìn)行3D打印。這使得發(fā)動(dòng)機(jī)零件的設(shè)計(jì)快得多，更重要的是，零件更堅(jiān)固，從而可以大大減輕重量。

不僅僅是單純的產(chǎn)品優(yōu)化

通過3D打印，可以在設(shè)計(jì)階段計(jì)劃進(jìn)入砂芯的氣體通道。這些用于鑄造過程中的排氣和除氣，3D打印使排氣的工作更加輕松，并且就密度和表面質(zhì)量而言，對(duì)鑄件的質(zhì)量有很大影響。此外，根據(jù)BCP，還可以添加結(jié)構(gòu)拉桿以提高零件的可運(yùn)輸性，并簡(jiǎn)化3D打印砂型的處理。

BCP還依賴于每種應(yīng)用使用不同的制砂系統(tǒng)。例如，高強(qiáng)度和高溫型芯可在高溫合金的鑄造過程中確保內(nèi)芯的穩(wěn)定性和同心度，以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度和耐溫性。

據(jù)了解，除了BCP這樣的汽車零件生產(chǎn)商，目前全球范圍內(nèi)，voxeljet-維捷服務(wù)的客戶群包括奔馳、寶馬、福特、保時(shí)捷、大眾等。隨著更多中等規(guī)模的客戶加入到這一群體中來，維捷正在圍繞著其核心技術(shù)為客戶提供一攬子交鑰匙解決方案，其中包括自動(dòng)化解決方案。此外，維捷充分尊重中國(guó)的市場(chǎng)特點(diǎn)，根據(jù)中國(guó)客戶的需求，配合客戶的發(fā)展需要，進(jìn)行中國(guó)服務(wù)戰(zhàn)略的升級(jí)。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/shendujiedu/40268.html