案例洞悉3D打印砂模助力電動車電機外殼開發(fā)應(yīng)用

魔猴君  行業(yè)資訊   1273天前

新能源汽車是國家和汽車行業(yè)未來發(fā)展的方向，這其中需要更高效率的電機，更長續(xù)航的電池，更高能效比的空調(diào)，這些需求對我們的傳統(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天實現(xiàn)從概念到鑄件的交付。本期，通過voxeljet-維捷在英國的客戶Brooks Crownhill的案例來洞悉3D打印如何助力電動汽車的開發(fā)。

© voxeljet-維捷

成就高度復(fù)雜的零件

對于英國公司Brooks Crownhill Limited（BCP）所制造的許多汽車零件而言，BCP早在準備好進行批量生產(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)點是能夠設(shè)計高度復(fù)雜的零件，而無需從頭準備昂貴的模具。另外，隨著增材制造提供了獨特的設(shè)計可能性，全新的設(shè)計應(yīng)運而生。而對于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試新設(shè)計的組件，這樣可以節(jié)省大量的前期開模的時間和金錢。

對于鑄造的應(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，因為借助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)動機部件，最近還生產(chǎn)電動機的外殼部件。目前BCP與voxeljet-維捷的合作已有相當一段時間了，巨大的優(yōu)勢是顯而易見的。3D打印過程快速，具有成本效益，并為設(shè)計師提供了極大的創(chuàng)作自由。更重要的是，3D打印帶來的自由度對于重新優(yōu)化原來的零件設(shè)計并節(jié)省盡可能多的材料非常重要，例如通過拓撲優(yōu)化零件的結(jié)構(gòu)，可以獲得更佳的輕量化結(jié)構(gòu)。

BCP的一大目標是必須使零件越來越輕，不僅需要做到輕量化這一點，還需要同時保持甚至更好地提高零件機械性能并延長零件的使用壽命。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)計是近年來最重要的設(shè)計趨勢之一，目前設(shè)計正越來越受制于可制造性的極限：整個鑄件的壁部更薄，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)工藝無法實現(xiàn)的幾何形狀，而且尤其是當需要測試全新的設(shè)計時，3D打印帶來了極高的便利性。

 3D打印對金屬鑄件的影響：設(shè)計可行性

3D打印意味著可以將復(fù)雜的內(nèi)芯作為一個完整部分進行打印。這為節(jié)省了鑄造準備工作。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)組裝時間，這些節(jié)省的時間所降低的鑄件成本會帶來更多的競爭優(yōu)勢。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間。

 為“制造”而設(shè)計 vs 為”功能”而設(shè)計

3D打印砂型設(shè)計的更大自由度正在縮小為“制造”而設(shè)計和為“功能”而設(shè)計之間的差距。如今，工程師可以使用有限元分析（FEM）來優(yōu)化功能，然后直接進行3D打印。這使得發(fā)動機零件的設(shè)計快得多，更重要的是，零件更堅固，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)計階段計劃進入砂芯的氣體通道。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輸性，并簡化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，以實現(xiàn)高強度和耐溫性。

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，其中包括自動化解決方案。此外，維捷充分尊重中國的市場特點，根據(jù)中國客戶的需求，配合客戶的發(fā)展需要，進行中國服務(wù)戰(zhàn)略的升級。

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