FDM 技术

FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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更新的方法修复定制汽车:3D打印、逆向软件来助力

更新的方法修复定制汽车:3D打印、逆向软件来助力

2021-08-26 16:06

挑战

  • 在不超过时间或预算的情况下,以最快的速度交付更酷的汽车,第一次就把它们做好 
  • 创建更有趣和复杂的很难模拟的部件,需要适合现有的车身面板,无法通过手工完成
  • 减少尝试错误的时间(构建、修复、调整) 

解决方案

成果

  • 使工程师更有创造力和灵活性,并构建以前无法制作的更酷的部件
  • 一次即可制造更合适、更高质量的部件且没有油漆划伤
  • 节省了数天、数周甚至数月的工作,改善了交货时间,降低了人工成本 
  • 创建CAD文件与高分辨率扫描数据 
  • 简化设计,无需其他CAD软件

Kindig-It Design是一家高端定制汽车商店,拥有一支专门从事改装的艺术家和制造商团队。自1999年以来,他们一直在修复各种各样的汽车,并将它们改造得更加现代化。他们制造超级高端的作品,线条非常简洁,复杂程度几乎达到赛车的水平。紧凑的形式,功能齐全的高端汽车。他们所做的一切都是定制的。 

他们因在国外探索频道的“Motor Trends”(汽车趋势)在网上电视节目而闻名—该节目在全球播放,并展示了他们制造一些超酷汽车的幕后过程——他们目前的准备时间大约是三到四年,所以要排队。 

店主戴夫·金迪格在他的展厅

店主戴夫·金迪格补充道:“了不起的是,格雷格和威尔,利用我的手工渲染,并使用Geomagic Design X软件,将我们从扫描仪收集到的所有信息放入电脑,这是一个游戏规则的改变者。” 

现在他们可以完成设计概念一直到CAD设计和3D打印。当戴夫在20世纪90年代第一次开始玩电动汽车时,他们现在所做的事情是不可能完成的。 

金属制造师格雷格·赫巴德坐在一辆1957年的克尔维特上

格雷格·赫巴德自2014年以来一直是Kindig-It的一名金属制作师,目前正在转向更多的数字化工作,包括扫描、逆向工程、3D打印和数控编程。格雷格说在Kindig工作最酷的部分之一就是和戴夫交谈,听他的想法,并把这些想法变成现实。“戴夫是一个完美主义者。所有的公差,装饰,一切都必须非常完美,”Hebard说。“当我使用Geomagic Design X软件和扫描仪来做到这一点时,我真的可以把它做成完美的部件。” 

工程师威尔·洛克伍德站在一辆1963年的克尔维特前

工程师威尔·洛克伍德从2003年开始在Kindig工作,并在16岁时开始从事定制。最终,威尔的工作是把戴夫的画从墙上取下来然后尽一切努力把它们做成一辆真正的汽车。为了做到这一点,Kindig-It越来越多地在各种应用中使用逆向工程,从设计新的内饰、车身和引擎组件,到重新创建再也买不到或找不到的组件。 

自2018年开始使用Geomagic Design X和扫描仪以来,Kindig-It已经在各种项目中使用逆向工程,从前灯、尾灯和发动机进气道,到修剪件、通气口和窗户开口。他们使用逆向工程制造的大部分汽车部件都是3D打印的。 

积聚创意,制造更酷的零部件和汽车

突破界限,在有限的时间内做最多的事情,制造更好的汽车是他们最终追求的。“我们想在这些车上散发出我们的艺术气息。Geomagic Design X为我们成倍地提高了这一水平。这是一个巨大的价值,不仅体现在金钱上,还体现在我们对这个过程的享受上,”威尔补充道。 

“我们一直在制作很酷的东西。但现在,有了新技术,我们可以在更短的时间内做出更酷的东西。” 

-戴夫·金迪格, kindigit设计公司的老板

生活在3D的土地:自由形式的形状和更上一层的部件

Kindig-It现在做的很多事情,他们以前是做不到的。格雷格解释道:“我们一直在尝试更好地制造汽车,使用扫描仪和Geomagic软件可以让我们做到这一点。

汽车有很多复杂的表面和车身线都有轻微的曲线,很少平坦的区域或直线边缘。因此,很难测量汽车的侧面。而在CAD中设计一款能够与现有汽车生产线配合使用的产品,通常是具有挑战性的。逆向工程已经改变了格雷格和威尔的设计方式,现在他们可以利用现有的曲面工具来为汽车制造补给零件——而且是完全契合的。 

仅使用简单线条或现有材料制造,现在他们可以做出更好的部件,因为有能力制作更复杂的设计和建造自由形状,不同壁厚或不同的半径,并能更好的契合最终产品。“我喜欢的设计是曲面。使用扫描仪、Geomagic Design X以及软件中的曲面技术,我们能够创造出比传统方法酷10到20倍的更疯狂的部件,”Greg补充道。 

在Geomagic Design X软件中设计一个格栅

Kindig-It使用逆向工程软件使部件适合现有的车身面板,这是很难模拟的,包括片状件都必须契合表面(如象征和削减部分)以及片状件需要避免表面或空间约束(如发动机进气管或其他组件需要避开散热器风扇、交流发电机或其他部件; 浮动; 并且以某种方式嵌上去)。 

“能够在电脑中进行设计,我可以做出一些东西,让它看起来更好,有流动的线条,这是传统制造无法实现的,比如切割一根铝管。而且花的时间更少,”格雷格说。 

“对我来说,最酷的事情完全改变了我的整个生活,那就是不再局限于二维世界,这意味着现在我们可以用3D来思维,我可以生活在3D世界,这是令人惊奇的。你知道你制造的部件将会是完全契合你的需求的。” 

--威尔·洛克伍德, kindigit设计公司的工程师

1953年雪佛兰克尔维特车头灯

格雷格的一个项目是从框架开始扫描一辆1953年的雪佛兰克尔维特,并先在计算机中建立所有的系统。 

例如,他切割出前灯的开口,用扫描仪扫描,在Geomagic Design X中重新设计前灯,以遵循车身线,然后3D打印它们。

1971年卡尔曼吉亚汽车的格栅和尾灯

Kindig-IT的另一个项目是一辆装载风冷系统的1971年大众卡尔曼吉亚汽车,客户想要增加空调,这并不常见。通过一个方法使空气进入车的前部,掩盖新洞,格雷格扫描整个车的前部,通过Geomagic Design X设计一些很酷的格栅, (如果通过CAD来设计的话是很难做到曲线设计的),3D打印沙模铸造原型,然后就能得到铝件,并进行镀铬。 

“卡尔曼吉亚汽车内饰的疯狂造型是一个极好的例子,它们都非常适合汽车的弯曲表面。上面没有很多直线。我认为它看起来很棒,”格雷格说。 

此外,卡尔曼吉亚的尾灯相当庞大,客户想要更圆滑的造型。所以,格雷格扫描了汽车的后部,用Geomagic Design X设计了一个光滑、简单的尾灯,它可以脱离汽车的车身线条,然后用丙烯加工。 

在第六季节目中,你可以看到新的车头和尾灯的制作过程。它们不仅非常适合汽车,看起来也很复古。 

“通过扫描仪和工程逆向软件Geomagic Design X软件,我打印出我需要的部件,并且他们每次都能完美贴合汽车。”

-- 格雷格·赫巴德,金属制造商,Kindig-It Design

就像使用透视眼:一次就能搞定高质的完美契合部件

制造定制的车辆有点棘手,因为所有东西都是一次性的。在Kindig-It Design,没有时间重复做一件事。每个项目都是一次试验,第一次必须是正确的。 

所以,手工设计和制造一个适合成品车的零件,而且不能刮伤油漆,这不仅是一项耗时的苦差事,也有很大压力。因为部件需要完美契合汽车,使用扫描仪和Geomagic Design X软件设计装饰片的成功,允许格雷格和威尔创建在第一次尝试时就能制作出完全契合的部件,不用付出太多的努力,可以节省很多时间。 

威尔指出:“我追求的绝对是第一次就把东西做好。而扫描仪Geomagic Design X软件让它变得非常简单。我们每次使用它都得到了回报。”

 

给一辆1971年的卡尔曼吉亚装上镀铬格栅

“它帮助我们改善交货时间。它帮助我们变得有创造力。它基本上已经成为我们的透视眼。” 

--威尔·洛克伍德,工程师,Kindig-It Design

例如,在过去,他们处理不契合的引擎盖下组件,因为一旦引擎盖关闭,你就看不到间隙。现在他们可以用扫描仪扫描引擎舱和引擎盖; 在Geomagic Design X中将它们组装在一起并关闭虚拟引擎盖; 然后看看他们实际上需要处理哪些空间限制以确保引擎盖下有间隙。“这是我们的透视眼,”威尔总结道。 

1966年雪佛兰新星LT4制造增压发动机进气口

格雷格需为1966年的雪佛兰新星(Chevrolet Nova)设计一个带有LT4增压引擎的进气口,这很棘手,因为空间有限。他扫描了引擎舱和轮胎的位置,这样他就知道当轮胎移动时空气过滤器不会碰到它。“一切都差了八分之一英寸多一点。我希望通过在电脑上工作,并确保我能清除不需要看到的东西。当我把部件插进去的时候,一切都很完美。” 

1967年道奇科罗纳特尾灯,进气口和车窗开口 

威尔为1967年道奇科罗纳特的部件进行逆向设计。他扫描了整个汽车的尾部,然后在加工前将边框定制到车身上,非常契合。如果他没有扫描仪Geomagic Design X软件,他将不得不在数控机床上制造零件,然后手工组装起来,切割车身或使用全新的、昂贵的数控部件。 

他还重新制作了引擎盖上的所有金属,扫描了车窗开口,然后设计并3D打印了一个很酷的进气口,这是戴夫的梦想之一。 

此外,他们还分解了汽车,所以他必须为车窗定制玻璃。窗户的开口很棘手。在一次非数字化的尝试失败后,威尔扫描了窗户开口的尺寸,并将信息提供给玻璃公司,他得到了完全吻合的玻璃。 

这款1967年的蓝色道奇在第五季节目播出。 

节省时间,降低人力成本

自从他们开始使用扫描仪Geomagic Design X软件,他们已经节省了几天,几周,有时几个月的工作,改善了交付时间,并通过采取猜测工作和消除试验和错误降低了劳动力成本。“我们只花了几天时间就创造出了之前需要花费数月才能完成的内容。拥有所有这些很酷的工具让它变得更快,”戴夫确认道。 

根据威尔的说法,他们在定制汽车业务中面临的一些最大挑战是时间和预算。Geomagic Design X和扫描仪已经将时间减少了至少一半,这取决于项目——为创新腾出了时间。 

“在某些情况下,这可以节省几天的工作。手工做一件装饰品大概需要两周时间。但如果我能扫描并录入电脑,可能只需要花一天半的时间。这是无价的。”格雷格补充道。 

例如,格雷格为1966年的雪佛兰新星所做的进气管,如果按照传统手工方式,他需要大约一周的时间来制作,这将是一项苦差事。但是,通过扫描引擎舱,并在Geomagic Design X软件中进行逆向工程,他能够在大约一天内完成。他用逆向工程和3D打印在两周内完成了1971年的卡尔曼吉亚的装饰,按照以前做法,这需要他花几个月的时间手工完成。

简化设计流程

自从他们开始使用逆向工程,格雷格和威尔已经能够将流程更加简化。“每次我使用扫描仪和Geomagic Design X软件,它对我来说都是一个游戏规则的改变者。而且我更轻松,也更有效率了,”威尔说。“做事变得很有趣。现在回过头来想想,我意识到软件和扫描能力给我们的过程和整体艺术带来的过程变革是很有趣的。我仍然对这一切感到震惊。”

自信扫描

格雷格说,有了高分辨率的扫描数据,他可以得到很多他们可以信任的细节和CAD文件。“我可以扫描一个超级充电器,并知道所有螺栓孔的确切位置。”

他补充说,很多《权力的游戏》的粉丝可能会认为,他们使用扫描仪制造零件的方式很神奇。“当他们在节目中看到扫描时,他们认为这很酷。”

将设计提升到新层次:Geomagic Design X逆向软件

格雷格和威尔简化设计的另一种方法是放弃其他CAD软件,在Geomagic design x中建模所有东西。“我想我可能得把设计导入其他软件,但我真的没有。我只需要一直使用Geomagic Design X软件,”格雷格说。

格雷格和威尔都发现Geomagic Design X很容易使用。“我从3D Systems公司的一些应用工程师那里得到了帮助。我估计总共使用12个小时培训,但就像用了好几年一样熟练了。”格雷格回忆道。他非常喜欢3D Systems在培训期间使用Kindig-It Design的实际项目,所以它是根据他们的工作流程量身定制的。

在Geomagic Design X中,格雷格最喜欢的工具之一是面片草图,这使他能够在草图中间拉出一个平面,这样他就知道所有东西的确切位置,所有的边。威尔非常喜欢识别形状的区域分组工具。“我记得对我来说,这是一种游戏规则的改变,我开始真正在公司推动这个软件。”他们也都非常喜欢自动造面工具,使他们能够确保他们的设计将完美地适合汽车车身面板的曲线。

“我绝对会向任何一家公司推荐Geomagic Design X软件。我非常需要这款软件,”威尔说。Dave补充道:“很遗憾有些人没有配备这款软件。也许他们应该这么做,因为这对我们来说是一个游戏规则的改变者。” 

——格雷格·赫巴德,金属制作师,Kindig-It Design

展望未来 

“最终我可以扫描整辆车。可能在我们碰触它们之前,它们就可以先被完全被植入电脑软件了。总有一天,这将会发生。”威尔预测道。

 

 

戴夫·金迪格(Dave Kindig)驾驶着他1957年的克尔维特(Corvette)汽车

与此同时,他们开始使用Geomagic Control X计量检测软件检查完成的、逆向工程部件。例如,威尔将镀铬完毕的1971年的卡尔曼吉亚汽车格栅进行检测,这样他们可以比较他们的CAD图纸,铸件,镀铬件,看看准确的过程,这将帮助他们在未来改善他们的设计方法和补偿铸造缺陷。事实证明,他们说得很对。

当然,他们将继续使用扫描仪Geomagic Design X软件来制造酷车。 

“在定制车这一点上,我们没有什么不能建造的。如果我们能想到,我们就能制造它。毫不夸张地说,在几个小时内,我就能完成制造过程。”戴夫总结道。

 

源文摘自:3D Systems

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