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汽車設計也3D 通用尖端技術大幅提高效率

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞: 激光燒結,激光固化,通用汽車

      在通用汽車設計中心大樓之內,雪佛蘭、別克、GMC、凱迪拉克品牌的未來車型正在孕育之中。在這里,精英的設計團隊正利用高度專業化的三維快速成型設備來設計制造車輛的精密零件乃至整體車架。

      在保安高度嚴密的通用汽車設計中心內,若想進入這個特別的三維快速成型技術實驗室,需獲得額外批準。一群經過專業訓練的技術人員在此進行全天候的工作,他們的工作對通用汽車全球范圍內的設計師、空氣動力學專家以及工程師都至關重要。他們在創造力、靈活性、精確度等方面有卓著貢獻,同時還節省了大量的時間和費用。

      快速成型實驗室主要使用兩種制造技術,即選擇性激光燒結技術(selective lasersintering,簡稱SLS)以及激光固化快速成型技術(stereo lithography apparatus,簡稱SLA)。這兩個技術可將原材料層疊,并制成最終成品。

      通用汽車公司設計制造運營總監Dave Bolognino解釋道:"我們可以將該項快速成型技術看成是在食品柜臺切冷凍食品的反向過程,每個切片生成后都會連接并形成一個整體。快速成型技術無需模具,而且允許對某一零件或組件多次重復生產和測試,其精密度極高且附加費用極少甚至沒有。這是一項具有劃時代意義的技術變革。"

      選擇性激光燒結設備用于在橫截面處熔化塑料、金屬、陶瓷或玻璃粉末。激光在粉體表面掃描出圖案,將顆粒熔合在一起,形成6.35微米厚的切片。隨著每一層新粉末的添加、掃描并熔合到前一個切片,該零件便在約460立方厘米大的容器內逐步成型。從肉眼來看,在選擇性激光燒結流程中使用的塑料看起來很像單個顆粒直徑只有550微米大的糖粉。

      為使每一次制作都達到最好的效果,技術人員會最大化利用空間,仔細計算可一次同時完成的最多切片數。選擇性激光燒結的制造過程是全自動的,這意味著未經熔合的粉末會圍繞在正在制造的零件周圍,最后通常無需額外的精加工或修飾。等到其冷卻后,將多余的粉末抖落,其中部分粉末還可以回收利用,而完成的零件則可立即投入使用,或與其他零件組合以制造更大型的組件。

      激光固化快速成型(SLA)結合光化學和激光技術,將液體感光樹脂制成零部件。這種零部件同樣需分層制造,由紫外激光在樹脂表面勾勒出截面,并在掃描過程中將液體固化。因為樹脂不能支撐已成型的部分,所以在制造過程中,每個部件下方會生成一個格子狀的微細架構。Materialise公司提供的高科技軟件會根據零件的初始三維模型自動計算出所需架構的形狀,因此支架的耗材可減到最低。零件制成后,底板將從樹脂缸中升起,取掉格子支架后即可得到一個可供使用的零件了。

      以上兩種技術都曾用于生產創新性車型,如雪佛蘭Volt沃藍達以及電動聯網概念車EN--V。在雪佛蘭Volt沃藍達的生產中,快速成型技術被應用于電池冷卻系統的設計、開發和驗證等領域,以求降低該系統的風阻系數。三維快速成型技術使整個通用汽車轎車和皮卡產品的風洞試驗效率得到顯著提升。

      Bolognino表示:"在過去兩年中,通用汽車空氣動力學實驗室的模型檢測能力實現了翻倍增長,為提升通用汽車未來車型的燃油經濟性作出了巨大貢獻,這一切都要歸功于快速成型實驗室的迅速發展。"

      近20年來,通用汽車設計中心在快速成型技術領域一直處于領先地位。過去用粘土造型、切割并在模具中澆注的勞動密集型作業方式要花費幾個星期或幾個月時間,而現在所用的時間和費用僅僅是過去的一小部分。無論是巴西、中國還是澳大利亞和德國,一旦設計師通過計算機輔助設計(Computer Aided Design,簡稱CAD)系統建立一個數學模型之后,該數字文件便立刻直接傳送到全天候運轉的快速成型實驗室。該實驗室每年要負責兩萬個零部件的接收、排期、生產制造和快遞運輸的系統流程。

     

    (審核編輯: 智匯小新)

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