案例!詳解如何用3D技術(shù)為老爺車制造已停產(chǎn)的零部件
魔猴君 行業(yè)資訊 658天前
挑戰(zhàn):在不影響質(zhì)量和精度的情況下,顯著加快和簡化從頭開始制造已停產(chǎn)的汽車零部件過程
解決方案:Artec Leo、Artec Studio、AutoDesk Alias、SOLIDWORKS
成果:使用Artec Leo的掃描數(shù)據(jù)作為參考,從舊的物理零部件到全新CAD模型,準備制造或原型制作所需的時間從幾天縮短到幾個小時
為何選Artec:Leo提供從頭開始構(gòu)建的自由度,這是其他選項無法比擬的。隨著捕獲數(shù)據(jù)的時間減少,可以將更多時間用于CAD建模、設(shè)計和原型制作
1、背景
Chad Forward從5歲起就清楚自己想要構(gòu)建的東西。在澳大利亞領(lǐng)先的汽車設(shè)計工作室和定制汽車店做了15年設(shè)計咨詢后,他創(chuàng)辦了屬于自己的公司Scratch Build Co,繼續(xù)他一直熱愛的事業(yè)——制造汽車。
Scratch Build于2012年作為Forward周末投入的副業(yè)誕生,現(xiàn)已發(fā)展成為設(shè)計和協(xié)作空間。在那里,Forward和他的分包商——汽車設(shè)計師、技術(shù)人員和電工——致力于為汽車產(chǎn)品售后市場和定制汽車設(shè)計構(gòu)建解決方案。
“我總是被那些充滿熱情想嘗試制造東西的人所吸引,”Forward說?!巴ㄟ^觀察豐田、福特和其他設(shè)計工作室杰出的工程師和出色的設(shè)計師,使我真正意識到聘請這些人并建立工作間,讓他們都來創(chuàng)造一些東西,有益于澳大利亞的汽車市場?!?/span>
正如其工作室的名字,Forward所做的很多事情都需要從頭開始構(gòu)建,無論是再也無法購買到的零件,還是客戶想要重塑的整個過程。直到2017年,他的逆向工作流程花費了大量時間,而幾乎沒有什么成果。“有時我需要一整天的時間來測量底盤,獲得真正的基礎(chǔ)測量結(jié)果,然后嘗試在CAD中根據(jù)這些信息進行建?!?,Forward補充說:“我經(jīng)常因為要趕時間而錯過關(guān)鍵性的元素,不得不來回地返工?!?/span>
Scratch Build的創(chuàng)始人使用Artec Leo輕松測量任何零件(圖片來自streetmachine.com.au)
”Leo作為Artec最尖端并且真正便攜的掃描儀,是3D掃描行業(yè)的重大革命。”
當年Artec發(fā)布了無線手持式3D掃描儀Artec Leo時,Forward馬上就被征服了。他說:“20年前,當我從事定制汽車業(yè)務(wù)時,我認為這項技術(shù)在我有生之年都不會出現(xiàn),”Forward通過Artec的澳大利亞經(jīng)銷商Objective3D預(yù)訂了掃描儀,據(jù)團隊回憶,他是第一個收到掃描儀的幸運客戶。
“Leo作為Artec最尖端并且真正便攜的掃描儀,是3D掃描行業(yè)的重大革命。我們Objective3D很自豪能夠?qū)⑦@項技術(shù)帶到澳大利亞和新西蘭市場,”Objective3D總經(jīng)理Matt Minio說,“這對汽車工程師特別有幫助,他們可以使用Leo進行零部件逆向工程,并了解它們?nèi)绾斡绊懫嚨男阅??!?/span>
Artec Leo的設(shè)計兼顧了移動性和易用性,是一款功能強大且獨一無二的3D描儀,無需PC或筆記本電腦即可使用。掃描儀配備的廣角鏡頭能夠輕松捕獲中大型工業(yè)零件和對整車進行3D掃描,并保證了精度和出色的分辨率。
該掃描儀配有自動機載處理、無線連接、內(nèi)置觸摸屏和電池,無論用戶身在何處:定制汽車店、工廠車間還是沒有電力的偏遠位置,掃描儀都能提供完整的自主性和自由移動。
對Forward來說顯而易見:“我花了四年時間下定決心花費4,000美元來買一臺3D打印機,但說服我購買4萬多美元的掃描儀只用了15分鐘?!?/span>
2、開始工作
掃描儀交付后,Forward直接將它投入了工作,此后一直沒有停止。如今,所有汽車上需要測量的東西都由Leo進行掃描,無論現(xiàn)場是店里或是在野外,為他和他的客戶節(jié)省了寶貴的時間?,F(xiàn)在他將剩余的時間花在汽車零件的CAD建模、設(shè)計和原型制作上,并使用掃描的數(shù)據(jù)作為參考。
“不敢相信一臺設(shè)備能帶給我這么大的自由。無論位置或零件的復(fù)雜程度如何,我現(xiàn)在都能夠輕松地捕獲數(shù)據(jù),”Forward補充道。
Forward利用來自Leo的數(shù)據(jù)作為SOLIDWORKS和Autodesk Alias中CAD建模的參考
(圖片來自streetmachine.com.au)
通常工作流程是這樣的:Forward或他的一位設(shè)計同事開車到客戶那里掃描指定的對象,然后所有數(shù)據(jù)都被傳輸?shù)剿麄兊囊慌_專供Artec Studio處理的臺式電腦中。
“我有兩臺臺式電腦:一臺用于處理所有掃描數(shù)據(jù),另一臺用于CAD建模。由于我總是有項目在進行中,所以我更希望能同時進行處理,”Forward解釋說。然后,根據(jù)掃描的零件,將其加載到SOLIDWORKS或Autodesk Alias中用于創(chuàng)建實體CAD模型。
Artec Leo內(nèi)置觸控屏讓Forward能實時預(yù)覽掃描結(jié)果
(圖片來自streetmachine.com.au)
在客戶所在的地方使用3D掃描儀也為Forward帶來了新的工作機會:“每次我?guī)?/span>Leo出差去某個地方,肯定能從當?shù)孬@得另一個新項目??蛻魰盐彝扑]到另一個地方,諸如此類,”他分享道。在現(xiàn)場,他還收集了比他需要的更多的數(shù)據(jù)——建立了他自己的分類目錄,從無法找到的零件中收集有價值的數(shù)據(jù)。
3、1957年的廂型車
目前為止,Forward使用掃描儀進行的最大項目——1957年International Metro Step Van廂型車的復(fù)原,他和另一家汽車店的商業(yè)伙伴Luke Williams計劃在2023年底前完成從頭開始的復(fù)原工作。
這輛廂型車的車主不僅想按原樣翻新車輛,還希望將其復(fù)古外觀與跑車的動力相結(jié)合,配備增壓6.2升HEMI Hellcat V8發(fā)動機。
作為當今最強大的美系肌肉車Dodge Challenger SRT? Hellcat車型的標準配置,V8擁有超過700馬力,與原車的發(fā)動機不同,這將使車主可以在全國各地自由駕駛他的廂型車。除了發(fā)動機,他還想調(diào)整設(shè)計,讓廂型車看起來不那么“臃腫”,并保留所有原廠的電子裝置。
修復(fù)前的1957年Metro Van原始車身(圖片來源:Chad Forward)
在收集了車主的設(shè)計和工程要求并制作了一些初步草圖后,Forward和Williams提出了一個計劃:由于原車身太舊并且生銹無法修復(fù),因此從頭開始制造整車會更快,以舊零件和改造零件的掃描作為CAD中新零件進行建模的基礎(chǔ)。
3、1 第一階段:雕刻車身
第一步:切割和雕刻車身。計劃是將現(xiàn)有車身或其中一個部件改造成所需的形狀,然后對這個部分進行3D掃描,并將數(shù)據(jù)作為整個車身在CAD中進行建模的起點。
為了做到這一點,Williams用角磨機切割了原車身,在稍微不同的位置重新進行了焊接,然后使用大量的車身填充物和底漆來制造了一個他滿意的啞光表面。
計劃將其中一個車身部位改造成所需形狀,然后3D掃描+整個車身CAD建模
(圖片來自streetmachine.com.au)
3、2 第二階段:構(gòu)建底盤
與此同時,Forward將Dodge Hellcat所有動力傳動系統(tǒng)組件——發(fā)動機、所有布線、前后懸架——安裝在底盤周圍他建造的基礎(chǔ)平臺上。他想看看所有組件如何組裝在一起,是否符合ADR(澳大利亞設(shè)計規(guī)定)標準,同時掃描它們確認哪些新的底盤部件需要在CAD中建模。
3、3 第三階段:3D掃描
接下來Forward使用他的Artec Leo對車輛左前角以及底盤和其他內(nèi)部組件進行掃描。所有的掃描只需要幾分鐘;然后他將所有數(shù)據(jù)上傳到Artec Studio進行處理并創(chuàng)建.STL文件。
使用Artec Leo掃描廂型車(圖片來自streetmachine.com.au)
使用Artec Leo 3D掃描改造后的車身
后懸架的3D掃描
3、4 第四階段:為車身建模
接下來:對車體表面進行建模。為此,Forward將來自Artec Studio的掃描數(shù)據(jù)導入Autodesk Alias,這是一款用于汽車外飾的CAD工業(yè)設(shè)計軟件,并以此數(shù)據(jù)作為藍圖來繪制未來車身表面的草圖。
Forward使用Autodesk Alias軟件根據(jù)他用掃描數(shù)據(jù)繪制的草圖來創(chuàng)建車身表面
(圖片來自streetmachine.com.au)
Alias軟件中的3D掃描(淺藍色)和CAD 數(shù)據(jù)(藍色)
3、5 第五階段:為底盤建模
Forward使用SOLIDWORKS,用于底盤和所有其他工程部件的建模。按照相同的工作流程,他將使用Leo捕獲的掃描數(shù)據(jù)上傳到SW,并圍繞著該數(shù)據(jù)對新零件進行建模。得到精確的內(nèi)部組件3D副本,Forward可以在設(shè)計過程中將它們作為準確的參考,也可以更加清晰地了解他將遇到的問題。隨著設(shè)計的進展,他掃描了更多的部件,并將它們作為參考模型添加到軟件中。
Forward將用來建模的底盤掃描作為在SOLIDWORKS中創(chuàng)建CAD模型的基礎(chǔ)
3、6 第六階段:激光切割和焊接新組件
在經(jīng)過SOLIDWORKS處理后,Forward將所有CAD組件傳送到激光切割機,然后焊接到底盤上。
在進行焊接到底盤之前,激光切割待組裝的平面部件(圖片來自streetmachine.com.au)
焊接完所有底盤部件后,完整的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被送到汽車電工那里,將底盤與Hellcat的原始部件組裝在一起。同時,Forward準備根據(jù)掃描數(shù)據(jù)的建模切割出車身表面(第4階段中),來進行汽車車身沖壓,然后用于制造面板和測試配件。
Forward將用于制作車身沖壓的新車身外觀的最終設(shè)計
團隊預(yù)計將在未來12個月內(nèi)完成所有車身工作,并預(yù)留多幾個月的時間,在2023年底前完成內(nèi)飾、涂裝和其他完善工作。一旦完成,Forward希望這個項目能成為很好的橋梁為其他的工作室和客戶帶來啟發(fā)。
“我認為Metro Van作為如何重塑整個汽車,是一個很好的例子,”Forward說?!半m然我們的過程漫長,但將舊車按原樣修復(fù)遠比在3D掃描儀的數(shù)據(jù)支持下從頭開始建造,需要更長的時間。能夠根據(jù)捕獲的3D數(shù)據(jù)、進行逆向工程,制作部件——這就是我創(chuàng)業(yè)的初衷?!?/span>
“當HD模式推出時,我大吃一驚,就如同我買了一臺全新的掃描儀?!?/span>
Forward從不遲疑改用了3D掃描。能夠創(chuàng)建汽車部件的精確數(shù)字副本,再也不用手工測量,徹底的改變了他的工作方式,提高了他收集數(shù)據(jù)的準確性以及整體生產(chǎn)力。
而這一切都會日益精進。“我一直對Artec為保持領(lǐng)先地位的精益求精和不斷升級印象深刻,”他說?!懊看诬浖墸瑢ξ襾碚f都是一次全新的體驗。Artec Studio 15和16之間的差異令人難以置信——當HD模式推出時,我大吃一驚,就如同我買了一臺全新的掃描儀?!?/span>
來源:南極熊