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3D掃描和打印在Arrinera Hussarya超級跑車的開發(fā)中的應(yīng)用

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關(guān)鍵詞: 3D打印,3D掃描

      波蘭第一臺超級跑車,阿列格里拉·哈薩雷亞(ArrineraHussarya),是波蘭振興和重生汽車產(chǎn)業(yè)的象征。正如我們已經(jīng)看到的那樣,超級跑車的發(fā)展是一個嚴(yán)格的過程,主要是通過采用新的制造技術(shù),如3D掃描和3D打印。

    3D掃描和打印在Arrinera Hussarya超級跑車的開發(fā)中的應(yīng)用

      與大多數(shù)當(dāng)代波蘭汽車項目不同,ArrineraHussarya從頭開始構(gòu)建。也就是說,超級跑車的身體,發(fā)動機和內(nèi)飾都經(jīng)過重新設(shè)計,不僅滿足了高性能汽車所需的要求,而且代表了超級跑車的美感。

      逆向工程有助于降低生產(chǎn)成本

      可想而知,重新設(shè)計一款超級跑車不僅費時費力,而且成本也非常高昂,而且Arrinera的工程師們一直在尋找加速汽車開發(fā)周期和降低成本的方法。通過這一努力,團隊決定使用逆向工程,重構(gòu)現(xiàn)有元素的技術(shù)文件以重新設(shè)計它的過程。

    3D掃描和打印在Arrinera Hussarya超級跑車的開發(fā)中的應(yīng)用

      為了對汽車的部件進行逆向工程,該團隊使用SMARTTECH3D掃描儀精確地捕獲汽車零件的幾何形狀。3D掃描使他們能夠編制有關(guān)要重新設(shè)計的汽車零件的綜合信息和數(shù)據(jù)。我們來看看工程師如何在3D掃描的幫助下設(shè)計和制造新的離合器殼體。

      運動離合器(與汽車的動力傳動接合和脫離的裝置)與普通車中的離合器完全不同,因為它受到完全不同的壓力類型。810Nm扭矩不僅需要可靠而又輕便的離合器設(shè)計。正如工程師所解釋的那樣,3D掃描儀可以捕捉現(xiàn)有離合器殼體的技術(shù)特征,使其能夠使用CAD軟件進行重新設(shè)計和調(diào)整,以滿足超級跑車的測量和要求。

      綠光3D掃描

      具有10萬像素檢測器的MICRON3D綠光3D掃描儀也用于捕獲汽車零件的測量。基于綠光的掃描技術(shù)使測量比使用白光的3D掃描儀更精確30%。在800x600mm的視野下,3D掃描儀可以獲得0.084mm精度的掃描形狀的點云。

    3D掃描和打印在Arrinera Hussarya超級跑車的開發(fā)中的應(yīng)用

      實際上,這些數(shù)字意味著通過單次測量可以掃描等于80x60厘米的區(qū)域。另外,由于掃描儀的永久校準(zhǔn)測量體積,每次使用前不需要校準(zhǔn)該設(shè)備。

      3D掃描儀作為計量裝置

      SMARTTECH3D掃描儀進行的測量是基于測量表面上圖案的投影。圖案根據(jù)曲率而變形,并由集成在測量頭中的檢測器記錄。該裝置僅測量檢測器可見的表面。為了從各個角度獲得有關(guān)幾何的綜合信息,需要使用旋轉(zhuǎn)平臺來掃描物體。旋轉(zhuǎn)臺的承載能力超過300公斤,直徑為50厘米,足以對大多數(shù)汽車零部件進行完整的測量。

    3D掃描和打印在Arrinera Hussarya超級跑車的開發(fā)中的應(yīng)用

      由于特殊的軟件算法,來自檢測器的圖像被轉(zhuǎn)換為??點云。每個點都包含有關(guān)X,Y,Z坐標(biāo)中描述的幾何形狀的信息,后處理可用于質(zhì)量控制,或者像Arrinera的情況一樣,可以在CNC機床上重新設(shè)計和銑削模型。

      根據(jù)分辨率,來自單次測量的點云可以分別為5或10百萬分,分辨率為5或10百萬像素。百萬像素的數(shù)量影響從給定對象獲得的細節(jié)范圍。在Arrinera的情況下,使用了具有10萬像素檢測器的3D掃描儀,因為需要準(zhǔn)確地再現(xiàn)測量對象的邊緣。

    3D掃描和打印在Arrinera Hussarya超級跑車的開發(fā)中的應(yīng)用

      離合器殼體從兩側(cè)進行了掃描,這使工程師能夠獲得兩點云。對于每個點云,有六個單獨的測量。使用與3D掃描儀集成的旋轉(zhuǎn)臺預(yù)先對齊各個測量。

      使用SMARTTECH3Dmeasure軟件對齊點云

      掃描過程完成后,可以使用SMARTTECH3D掃描儀附帶的軟件SMARTTECH3Dmeasure將點云轉(zhuǎn)換為三角形網(wǎng)格。然而,在轉(zhuǎn)換之前,團隊首先需要調(diào)整測量結(jié)果。

    3D掃描和打印在Arrinera Hussarya超級跑車的開發(fā)中的應(yīng)用

      為此,他們使用了一個三點法,其中為點云選擇了三個常用點。基于此,軟件自動確定云的位置。目標(biāo)是獲得完全代表掃描對象的點云。使用旋轉(zhuǎn)臺顯著簡化了結(jié)果對齊的操作,因為它將其分成了表示每個側(cè)面的兩組點。

      然后,團隊使用全局對齊功能,該功能根據(jù)點的位置精確地將所有點云彼此對齊。在這個階段,團隊還刪除了不同測量的重疊區(qū)域。

    3D掃描和打印在Arrinera Hussarya超級跑車的開發(fā)中的應(yīng)用

      在這些操作之后,點云被轉(zhuǎn)換為三角形網(wǎng)格。對于Arrinera,選擇STL格式。三角形網(wǎng)格也可以用作CAD建模的基礎(chǔ)。Arrinera制造和調(diào)整CAD模型,然后發(fā)送到運行CNC機床的軟件。

      用定位標(biāo)記掃描大對象

      由于物體的大小,在測量實驗室中的旋轉(zhuǎn)臺上的3D掃描并不總是可能的。在這種情況下,可以通過使用定位標(biāo)記的替代方法在生產(chǎn)線上進行測量。Arrinera給出的第二個例子使用這種方法。

    3D掃描和打印在Arrinera Hussarya超級跑車的開發(fā)中的應(yīng)用

      Arrinera工程師面臨著一個挑戰(zhàn):汽車的左檻適應(yīng)優(yōu)化結(jié)構(gòu),以保持車輛的對稱性,另一側(cè)的門檻必須與完全相同的形狀制成。Arrinera使用的常規(guī)測量方法不允許它獲得完整的幾何形狀,因此決定使用SMARTTECH3D技術(shù)。

      現(xiàn)有基礎(chǔ)的幾何數(shù)據(jù)直接從物理原型收集。ArrineraHussarya站在一個平臺上,但是進入門檻受到車門的阻礙。由于門檻的尺寸遠大于3D掃描儀的視野,因此必須使用具有定位標(biāo)記的掃描功能。

    3D掃描和打印在Arrinera Hussarya超級跑車的開發(fā)中的應(yīng)用

      使用標(biāo)記的測量方法依賴于在掃描對象上附加特殊的定位標(biāo)記。SMARTTECH3Dmeasure軟件在兩個單獨測量之間找到五個常見的定位標(biāo)記,然后對齊它們。3D掃描儀操作員可以對其工作進行全面的了解,并且可以輕松地添加掃描窗臺的剩余部分。投影儀和檢測器之間的銳角使得Arrinera團隊能夠獲得大量的幾何數(shù)據(jù)。

      使用定位標(biāo)記進行3D掃描的結(jié)果是預(yù)先對齊的濁點。由于SMARTTECH3D軟件的直觀設(shè)計和個性化操作的自動化功能,SMARTTECH3D軟件的后期處理也會每次完成。在這種情況下,還需要在GeomagicDesignX中創(chuàng)建一個參考CAD模型,該模型由Arrinera使用。該型號與制造汽車零件的切割和彎曲機兼容。

    3D掃描和打印在Arrinera Hussarya超級跑車的開發(fā)中的應(yīng)用

      使用給定元素的CAD模型也可以使用3D打印技術(shù)進行快速原型制作。對于其3D打印需求,Arrinera選擇了波茲南公司OMNI3D,其旗艦產(chǎn)品Factory2.0ProductionSystem使用FFF(熔絲制造)技術(shù)創(chuàng)建大幅面3D打印。

      OMNI3D用于Arrinera超級跑車的打印零件,包括其鏡面外殼和1:1刻度的進樣口。除了簡單的快速成型外,它還允許超級跑車制造商使用ABS制成的零件。由于使用3D打印機,Arrinera能夠減少零件重量,這在超級跑車中尤其重要,在超級跑車中,質(zhì)量是決定是否安裝特定元件的關(guān)鍵組件之一。

      設(shè)計和建設(shè)賽車不僅是一項工程專長,也是一場金融挑戰(zhàn)。3D技術(shù)既節(jié)省了成本,又節(jié)省了數(shù)據(jù)采集,原型設(shè)計和生產(chǎn)調(diào)整所需的精度。由于使用3D技術(shù),Arrinera能夠顯著加速原型設(shè)計過程,并縮短了汽車生產(chǎn)所需的時間。


    (審核編輯: 林靜)

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