Millit5 创始人访谈 | 超跑模型3D打印、数字化汽车修复设计... 3D技术为汽车行业带来哪些新玩法？

Millit5 创始人访谈 | 超跑模型3D打印、数字化汽车修复设计... 3D技术为汽车行业带来哪些新玩法？

超跑模型3D打印、数字化汽车修复设计... 在Design X的帮助下，汽车行业有了哪些新玩法？ 在美国底特律汽车设计与工程行业拥有成功事业的Kim Gruber与大家分享他的故事，讲述Millit5公司如何应用全新3D扫描与A级曲面技术为汽车业注入活力：“现代汽车行业常使用一些可以进行大量运算算法的优秀软件，而在处理超大量点云的时候，Geomagic软件是其中的佼佼者。” 从汽车迷到创业家 Kim毕业于美国路易斯安纳州立大学，毕业后便进入了汽车行业，一待就是就是20多年，并且在美国密歇根州的米尔福德创立公司Millit5。工作日里，他不是忙于各种3D扫描合同，就是忙于各大汽车公司的五轴铣削作业。不过到了周末，他便会把时间投入到各种古董车与卡车当中：对古董车进行扫描与A级曲面处理用于保存、复制零件、CFD分析，或者有时候只是单纯地为了娱乐。作为纯粹的汽车迷，他十分喜欢与人分享他用来复原经典车型的先进技术。 Millit5公司提供的服务有3D扫描、检测、3D打印、ICEM汽车A级曲面处理、CFD流体分析、五轴铣削，以及培训等。Millit5 Digital Garage使用的是最佳的工具与最快的软件，在每个汽车项目中使用到的组合工具包括Geomagic Design X及其它扫描与摄影测量工具。 逆向工程、3D扫描、3D打印与铣削等技术使得完美复制汽车成为可能。夏季里的每个周日，Millit5的Digital Garage都会出席当地的汽车展，帮助人们更多地了解这项技术。作为Kim本人与Millit5公司的贺礼，每届汽车展的优胜者都可以获得3D扫描和3D打印的获奖车辆模型。 Design X 助力捷豹汽车修复 2013年的一天，Kim在拜访朋友时谈到了他最近正在经手的Saleen S7超级跑车的Digital Garage项目。将跑车里里外外扫描一遍后，Kim利用扫描数据生成了A级曲面，并用3D技术打印出了一个20英寸的超级跑车模型。然后，他生成了超级跑车内饰与外形的CFD流体分析，五轴加工了一个40%比例的模型用于声学分析与风洞测试。 听到Kim讲完Saleen S7超级跑车的故事后，Frank Tytar想到自己车库里有一台1963年的捷豹XKE，是他从他岳父手里拿来的，可以进行修复。他岳父是Doug Hackenbruch，底特律坦克厂的首席冶金师。在XKE厚厚的灰尘下面，藏匿着散发自经典款式、乘坐感以及表现的美感，使得XKE成为了著名主持人Jay Leno等众人的最爱。 图中的车辆即将进入全面修复状态，不过在花钱修复之前，Frank想要进行数字测试，核实空气动力学方面的变化。 在车库里见到Frank的那辆捷豹后，不到一周时间，在某个十二月寒风刺骨的早晨，Kim开始了扫描。汽车扫描过程最开始需要使用在车辆表面布置六毫米的磁性点，用来扫描自动校准。工作团队用纸胶带遮住了车窗玻璃，然后在上面也贴上了磁性点。团队使用的是一台Creaform MAXscan手持式扫描器，用它拍摄了几个用于摄影测量的镜头后，开始全车扫描。一辆车的3D数据集非常大，以一毫米的单位面积覆盖全车，因此Millit5公司使用Geomagic Design X以便更准确更快速地处理好数据，完成测试任务，将扫描数据与真实世界实现完美融合。 “现代汽车行业常使用一些可以进行大量运算算法的优秀软件，而在处理超大量点云的时候，Geomagic软件是其中的佼佼者。”Kim这样说到。 Design X 加持A级曲面技术 当Geomagic软件处理完所有的扫描数据后，便可以将数据导入ICEM中以启动A级曲面处理。A级曲面处理可以对所有风格车辆表面上任何可以看见、触碰到的地方进行高光处理。你有没有在4S店见过展厅里摆放在聚光灯下的新车？车辆的表面光滑无瑕，阵阵高光在车身侧面流淌，这就是所谓的A级表面。 尽管在数字化设计中可以分辨出凹痕，但是有时候仍然必须借助5轴铣削模型来辨别不是那么完美的区域。曲面处理完成后，曲面质量应达到G2到G3水平（现在对汽车设计的要求）。在捷豹XKE项目中，Kim利用个人专长，使用合适的设计图以及偏差不超过5毫米的扫描-曲面处理流程，为接下来的CFD流体分析生成了A级曲面。 当曲面处理完成后，Kim 3D打印了一个16英寸的捷豹SLA样本。如果要打印更大，甚至是全尺寸的模型，五轴数控铣床是用来进行风洞测试的最佳工具。Kim在这种类型的数控机床与铣削方面是专家，他在福特汽车公司产品研发中心工作了12年，负责ICEM A级曲面铣削的培训。另外，他在为底特律三大巨头工作的期间，3D扫描和五轴铣削了数百台私人卡车与汽车模型。 Design X 赋能更多玩法 尽管Kim将自己描述为“数字化汽车工作室工程师”，他同样乐于将自己的技能应用在与汽车行业无关的项目上。在某一个项目中，Kim扫描了老兵战士Eugene Donovan上校的紫心勋章原件，Donovan上校来自密歇根州法明顿希尔斯，曾在二战中负伤。Kim扫描完勋章后，进行放大，然后制作了一个16英寸高的紫心勋章，用黑胡桃木铣削而成，送给了老兵。  “一旦你将3D数据拿到手之后，就可以将物体放大或是缩小，得到完美的不同比例的模型与复制品。”Kim说。“只要你有数据，不管是缩放、变形还是铣削，随你怎么玩都可以！”  “我的确十分酷爱数字化汽车。”Kim说。“但我也很乐意将这些妙不可言的技术介绍给计算机迷和其他喜欢汽车的人。”

更强韧、更耐热｜看ULTEM™ 1010材料如何应对航用严苛要求

更强韧、更耐热｜看ULTEM™ 1010材料如何应对航用严苛要求

UTC Aerospace Systems飞机结构业务为许多全球领先的飞机制造商生产了大量关键、大型的组件，包括全球最新的两款商用双喷气发动机飞机——波音787梦想客机和空客A350 XWB。   这些组件包括短舱、反推装置和挂架。生产航空航天结构部件需要用到多种复杂机械。UTC Aerospace Systems飞机结构部门运营着一个设备完善的机加工车间，负责生产所需的零件、保持机械高效运行，并制造模具和工装夹具，以优化生产力。 该部门最初购买了Fortus 900mc™ 3D打印机，以生产大量终端产品的原型组件，速度远超以往，从而缩短产品的上市时间。   在过去几年中，UTC Aerospace还使用3D打印机大幅降低了生产机械替换零件、模具以及工装夹具所需的成本和交付时间。   追求强度   然而，由于3D打印材料的强度和耐热性不足，仍有许多组件必须使用传统制造方法来生产。例如，用机床制造的烟雾收集系统的喷嘴。生产工人建议将简单的圆柱形喷嘴改造成Y型，以便更好地收集两个不同区域的烟雾。   UTC Aerospace技术人员重新设计了喷嘴，并用ABS材料3D打印出来。再用金属夹钳将喷嘴连接到烟雾收集系统。遗憾的是，3D打印的喷嘴在夹钳施力处开裂。 用ABS材料打印新款Y型设计喷嘴强度不足，在使用过程中出现开裂情况。 技术人员估计，使用CNC加工生产一个金属喷嘴将花费约$2000，耗时约21天。 使用CNC加工生产的一个金属喷嘴。 引入ULTEM™ 1010树脂 大约在此时，UTC Aerospace了解到ULTEM™ 1010树脂，这种树脂在拉伸强度、耐热性和耐化学性上优于其他任何FDM®热塑材料。 “我们测试了这种新材料，对结果非常满意，我们立刻便决定用ULTEM™ 1010树脂来生产这种新型喷嘴。   ——Larry Crano UTC Aerospace自动化专家

设计师狂喜｜橘郡机车使用FDM技术定制摩托

设计师狂喜｜橘郡机车使用FDM技术定制摩托

橘郡机车(Orange County Choppers, OCC)是一家坐落在纽约橘子郡的定制化摩托车生产企业。OCC由Paul Teutul创立，在美国探索频道的一档真人秀节目《超炫美式机车》(American Chopper)中精彩亮相，此节目以一位父亲与其儿子为主角，他们相互竞争，看谁制造出的定制摩托车更胜一筹。 OCC以呈献特定主题摩托车而闻名，比如为纪念在2001年911事件中牺牲的纽约消防队员而设计的烈火摩托(Fire Bike)，这款摩托车上还配有一颗来自世界贸易中心的钢铆钉。 特定的生产流程 定制摩托车需要许多复杂零件才能传达其设计理念。大多数零件都仅为一种特定摩托车而生产。过去，OCC主要用铝坯或高密度泡沫来对这类零件进行加工。这种方法需要大量时间来创建计算机数控(CNC)程序，生产工装夹具以固定零件，以及机加工零件，并且通常需在多台机器上进行。 这样耗费了大量的劳动力，不仅延长了交付时间还增加了成本，同时零件也十分笨重。近年来，OCC开始越来越多地使用FDM 3D打印机定制摩托车零件。 “增材制造最伟大的地方在于，在设计阶段便可以创建实体模型，不需要任何多余的准备工作。只需导出一个STL文件，发送到打印机，便可继续下一项工作。Fortus可以在没有任何操作员监督且不使用工具的情况下制作精美的实体模型复制品。我们经常采用稀疏填充制作技术来大幅减轻零件的重量。”   ——Jason Pohl OCC绘图艺术家兼设计师     工艺 成本 交付时间 CNC加工 2400 15天 3D打印 $800 3天 节省 $1600(67%↓) 12天(63%↓)   实现设计自由 为了实现客户精益求精的需求，OCC近期推出了一款中国龙款式的摩托车。这款摩托车配备S&S 100立方英寸发动机以及滚石(Rolling Thunder)车架，可在中国合法上路。 Pohl使用3D Studio Max图形设计软件，精心设计龙角、龙齿、眼睑、牙龈和鼻孔等诸多细节，最终打造出此款龙头。 “过去，我们至少需要使用十几种设置才能从高密度泡沫上切割出切口和角度，从而打磨出这样的龙头，我们也不得不缩小设计规模，才能保证不超出制造该零件所需要的时间和成本。但有了Fortus，便可轻松设计出龙头，而无需担心生产的方式。Fortus机器可以捕捉每一个细节，甚至龙的上颚骨都可以纤毫毕现，龙头放在桌子上时，它给我一种随时都会复活的错觉。”   ——Jason Pohl OCC绘图艺术家兼设计师   为了减轻第一次迭代后的重量，Pohl将内部做成空心，并打印了另一个复制品。客户非常喜欢这种设计，与传统工艺相比，Pohl制作模型的速度更快、成本更低。 “我一直都为增材制造技术实现复杂设计的能力震撼着。”   ——Jason Pohl OCC绘图艺术家兼设计师 源文摘自：Stratasys  

超短时间内交付赛车终端零件，Stratasys为NASCAR“解除高温预警”

超短时间内交付赛车终端零件，Stratasys为NASCAR“解除高温预警”

NASCAR，即美国全国运动汽车竞赛，每年有超过1.5亿人次现场观众观看比赛，因此有人称它为美国的“F1”比赛。最近，Stratasys的应用工程师利用以SAF技术驱动的H350™ 3D打印机找到一个解决方案，以应对 NASCAR Next Gen赛车所面临的主要挑战。 “如果没有Stratasys和Stratasys Direct Manufacturing这样的合作伙伴，我们不可能制造出Next Gen赛车。” ——John Probst NASCAR赛车创新部高级副总裁 在测试新设计的Next Gen赛车原型时，NASCAR车手报告称，汽车驾驶舱内温度极高，赛车手体感极度不适。比赛时，车手均身穿阻燃服、佩戴头盔，因此发动机产生的额外热量或环境高温度会进一步加剧车手的不适。 NASCAR需要寻找到一种解决方案，既能使赛车内部降温，又能满足对温度和耐用性的要求，同时还能以具有竞争力的单价生产数千个零件。该解决方案不可以对Next Gen赛车的设计进行任何修改，这类赛车已经历近三年的规划、设计、开发以及59,500公里的测试。 距离赛季仅剩几个月，NASCAR急需一种解决方案，能够在几周内完成高性能生产级零件的制造，而不耽误比赛。NASCAR工程师因而将目光投向了增材制造。 为加强赛车内部的空气流通，NASCAR的高级设计工程师Tim Murphy设计出一种通风管道，可直接安装在赛车的挡风玻璃上，消除可能影响赛车速度的阻力。Murphy设计的气流组件安装在汽车的挡风玻璃上，与进气口对齐，可以引入空气，并将空气传送至车手的胸部和腿部，给他们降温。 Murphy深知Stratasys在3D打印方面的专业，他直接联系了Stratasys Direct Manufacturing，想要寻找具有出色性能表现和满足安全标准的增材制造技术和材料。 Stratasys Direct需要找到一种解决方案，可承受高温和恶劣的比赛条件，抵挡高达321公里/小时的风速以及燃料废气的排放。 Stratasys和NASCAR合作提出解决方案 Stratasys Direct Manufacturing的工程师在测试过多种方案后，推荐NASCAR采用由SAF技术驱动的Stratasys H350™ 3D打印机。SAF是为生产而生的技术，能以最快、最低成本的方式将CAD文件转化成高性能生产级零件。 Stratasys H350打印机使用可持续材料High Yield PA11，提取自蓖麻油，能够满足NASCAR要求的所有特性。 PA11制成的零件拥有高度的抗冲击性和耐用性，可实现最大的打印密度，同时保持零件的一致性。PA11提供生产级聚合物零件，可满足大批量生产的需求，高嵌套密度可降低打印成本和时间。 Dymansion S上的零件已打印完成。 作为每一辆Next Gen赛车上都会使用的不可或缺的部件，空气通风装置需要具备高度的精确度和可重复性，这批部件需要拥有相同的重量、外观和尺寸，然后安装在车队的每一辆赛车上。 NASCAR比赛中安装有通风管的Next Gen赛车 H350所使用的SAF技术保证了高水平的精确度、可重复性和表面效果。3D打印机的反向旋转滚轴将粉末层涂覆在打印床上，然后使用高吸收流体(HAF™)以映射零件层。贯穿的红外线光线使得映射层在整个打印床上熔融，提供均匀的热力环境，以确保零件的一致性。 打印完成后，对零件进行清洗、抛光、染黑，并使用DyeMansion的S系统，通过聚合物喷砂对零件进行非研磨喷丸处理，以获得同质半光泽表面。 零件设计师Tim Murphy在Next Gen赛车挡风玻璃上安装气流管道。 “我们帮助NASCAR将3D打印原型转变为应用于高性能赛车的终端零件。” ——Pat Carey Stratasys战略发展部高级副总裁   高品质的终端零件 Stratasys Direct在2022年1月初开始制造3D打印零件，并在当月晚些时候就运送了第一批通风管，共计60个，正好赶上2022年NASCAR Cup系列赛的比赛季。 这些零件使用H350打印而成，后进行介质抛光，使用DyeMansion Powershot C喷砂清洗，之后在DyeMansion的DM60上染黑，再用Powershot S进行喷丸处理。在接下来的六个月里，Stratasys Direct打印并运输了650个用于Next Gen赛车的通风组件。 NASCAR Next Gen赛车设计师Brandon Thomas手持3D打印的挡风玻璃座舱通风装置。 NASCAR报告称，通风装置降低了车内温度且增强了赛车性能，同时并未影响Next Gen赛车的空气动力学设计。如今，每一支参加NASCAR Cup系列赛的车队都在使用气流通风装置。 源文摘自:Stratasys

以“轻“应“重” ｜利用3D打印大幅减轻零件重量并缩短交付时间

以“轻“应“重” ｜利用3D打印大幅减轻零件重量并缩短交付时间

Spring SRL总部位于意大利，最初的业务模式是概念开发和原型制作，如今该公司已发展成为先进模具和制造解决方案的行业先锋。多年来，Spring SRL一直使用传统制造技术进行概念开发和原型制作，然而挑战也随之而来——客户要求其在更短的周转时间内进行更大批量的生产。 在更短的时间里，生产更多的零件 他们遇到一个项目，需要为摩托车挡泥板支架制作复合材料模具，若采用传统工艺，则需花费很多人力物力去制作铝模，机械加工时间和交付周期都非常漫长，可能会从数周延长至数月。 这一点加上不可避免的设计迭代导致成本增加，且这类工具在完成机械加工后通常很笨重，难以操作和保存。 3D打印技术实现个性化 这家意大利服务机构购入10台Stratasys FDM 3D打印机，并将其用于概念开发流程，这提升了他们在处理复杂项目时的灵活性。 “客户那里定制化3D打印零件的需求激增，3D打印让我们的客户能够将定制化应用于产品开发流程中，并且能够解决使用传统制造技术小批量生产所带来的高成本难题。” 　　——Fabio Gualdo 　　Spring SRL 　　3D打印的摩托车后挡泥板支架 后挡泥板支架使用ULTEM™ 9085树脂热塑材料3D打印而成，确保零件能够承受赛车时的巨大压力和高温。与金属零件相比，Stratasys热塑材料零件的重量显著减轻，这可以优化摩托车的空气动力学、下压力和操控性，以及赛车期间的零件性能。 更高的设计自由度 3D打印技术还解决了Spring SRL的复合材料模具难题。使用ST-130可溶性支撑材料3D打印模具使该团队能够铺叠复合材料，并在之后轻松洗掉支撑材料，留下最终的复合材料零件。 Stratasys FDM 3D打印机使该公司生产挡泥板支架的交付周期缩短75%，并使复合材料模具的生产时间较传统方法缩短一半。 “这一点非常重要，我们的制造流程得以简化，能以前所未有的速度为客户提供复合材料零件。” 　　——Fabio Gualdo 　　Spring SRL 摩托车零件之外的应用 除生产摩托车零件外，3D打印技术还可用于该公司其他多项应用，如减轻CNC制造的复杂铝制厨房零件的重量。Spring SRL利用Stratasys Fortus 900mc™ 3D打印机的超大打印托盘，使用高级聚碳酸酯材料打印全尺寸零件，重量比金属零件轻 59%。 该团队能够以比传统方法快36%的速度实现这一目标，且不降低机械性能。 “除了大幅减轻重量并缩短时间外，3D打印零件的强度和耐高温性也让我们的客户感到意外惊喜。3D打印技术已经成为我们开展业务的基础。这项技术为我们带来了高度的灵活性，我们不仅可以为客户提供各种不同应用，还能够保证在非常短的截止时间前交付。” 　　——Fabio Gualdo 　　Spring SRL

Fortus 450mc把定制零件的成本“打下来”！

Fortus 450mc把定制零件的成本“打下来”！

Pack Line Ltd. (Pack Line)成立于1994年，总部位于以色列霍隆，是全球领先的包装机器制造商，也是食品、乳制品和化妆品行业中许多知名品牌的供应商。 Pack Line公司生产创新的线性、旋转式灌封机、活塞式灌装机和制造自动化协议 (MAP) 系统，可提高生产力和运营效率，同时降低运营成本。   克服小批量生产的困难 Pack Line包装机器的用户遍及全球，确保这些机器高效地运行对他们而言非常重要。任何问题都有可能影响一家公司的日常产能，因为这些问题常常会导致生产线停机，产线停机的成本是非常高的，而这原本是可以避免的。每台Pack Line的机器的设计均根据特定行业或客户要求而定制，这也导致他们的产量偏低。   然而，使用传统工艺设计这些机器，以及在生产线上更换零件不仅费时，也会增加成本。用传统制造工艺生产小批量零件的成本高昂且交付周期长——这是Pack Line力图克服的主要痛点。为突破瓶颈，Pack Line找到了Stratasys在当地的合作伙伴SU-PAD，寻求低成本且快速的解决方案。 SU-PAD是提供3D打印技术、先进机器和其他相关设备的专家，他们针对生产线问题提供实际的解决方案，从初步设想一直到具体实施。 打破时间和成本的局限 过去，Pack Line依靠金属成型或CNC加工等技术，为所有机器生产替换零件。但事实证明，生产复杂定制零件以及购买替换零件的交付周期会带来极高的成本，尤其是PackLine这样的全球化公司。为此，Pack Line与SU-PAD合作引入了Stratasys FDM®增材制造技术。   “用CNC生产的复杂金属机器零件，每个零件至少要花费100美元，而且最少必须订购四个零件，使用Stratasys Fortus 450mc生产的零件可将成本降低至每个零件80美元左右。我们不但节省了成本，而且借助3D打印按需生产定制零件的能力，我们也不再有最低订购量的要求。在某些订单中，我们可节约高达55%的成本。” ——Alex Karetny Pack Line工程部经理 使用Fortus 450mc 3D打印终端使用的设备替换零件 不仅仅是节省成本 CNC或金属成型的替换零件也需要外包，而且由于零件数量少，一般需要至少一周的生产时间。相比之下，Fortus 450mc可以在两小时内生产出一个替换零件，为客户节省了大量时间。Pack Line在初始设计阶段便可获益，从而更快地向客户交付机器。同时还大大减少了任何由故障零件导致的生产线停机状况。 ULTEM™ 1010树脂热塑材料具备出色的强度、耐化学性和耐热性，因此Pack Line选择用这款材料来生产终端机器零件   更高的设计自由度   Fortus 450mc也赋予Pack Line更高的设计自由度。这一点在该团队为食品包装机器生产料斗时得到了证明。这个料斗需要安装在金属探测器内部，这意味着它不能用金属制造。Pack Line选择采用ULTEM™ 1010树脂材料来进行生产。 该3D打印的食品包装设备的替换零件采用ULTEM™ 1010树脂材料，由Fortus 450mc 3D打印机制成 “对于这类应用，我们必须发挥创造力。零件的几何形状非常复杂，常常在设计和制造替换零件时遇到瓶颈，Fortus 450mc让我们可以设计出更具功能性的零件。不仅减少了生产零件的时间，在我们的其他应用中的优势也很突出，ULTEM™ 1010树脂材料具有弹性且重量轻盈，可以满足客户的要求，又与金属替代零件的性能不相上下，如果没有增材制造，我们根本无法设计出功能如此强大的零件。” ——Alex Karetny Pack Line工程部经理 3D打印热塑材料取代金属生产零件 Pack Line需要生产的机器零件不仅要具备成本优势和时间效率，还要坚固可靠。 “刚开始，我们怀疑3D打印的零件是否能够承受包装机器的力量，以及是否能符合不同行业的特定规定，一个客户需要我们生产咖啡胶囊推机的替换推杆，这个零件必须具有一定的强度和弹性才能正常运作。”  ——Alex Karetny Pack Line工程部经理   ULTEM™ 1010树脂热塑材料成为了最佳解决方案，这是现有FDM材料中最坚固的一种，同时具有高度的耐化学性和耐热性。Pack Line在Fortus 450mc上3D打印出推杆，然后进行测试。    “这个零件的强度显而易见，它通过了机器上的所有测试，耐用性令人尤为印象深刻。现在我们的客户在他的机器上使用了六个这样的替换推杆，且成果喜人。”    ——Alex Karetny Pack Line工程部经理  Pack Line表示，材料的性能还延长了零件的使用寿命。正如Karetny所说，该团队预计这些3D打印零件的性能将能承受500-600万个使用周期。未来，Pack Line也计划拓展对增材制造的使用，生产具有复杂设计和几何结构的零件。   Stratasys 3D打印机和材料将成为Park Line不可或缺的一部分，为其客户提供按需定制、经济高效的替换解决方案。