整車開發(fā)周期對產(chǎn)品投放市場的時機(jī)有著決定性的影響,但從產(chǎn)品規(guī)劃直至投放市場,是一個冗長復(fù)雜的過程。整車研發(fā)流程最長需要經(jīng)歷57個月,主要包括部件研發(fā)及集成、系統(tǒng)驗(yàn)證及汽車制造和質(zhì)量控制。制造工作中最耗時的工作就是工裝設(shè)備的制造以及模具的開發(fā),時間前后加起來要接近一年。
3D打印技術(shù)優(yōu)勢在于能快速更改設(shè)計差錯、提高生產(chǎn)效率、降低開發(fā)成本。相較于傳統(tǒng)的模具開發(fā),以及鍛造、鑄造等復(fù)雜的工藝,簡化了中間環(huán)節(jié),縮短開發(fā)周期。相對于傳統(tǒng)工藝制作模具的開發(fā)周期,3D打印時間大幅縮短。
汽車空調(diào)HVAC塑料殼體及風(fēng)道,是汽車車身內(nèi)飾中比較大的塑料零部件,它起著承載或裝配其他零部件的作用,對于其強(qiáng)度、耐沖擊、耐高溫及腐蝕等要求比較嚴(yán)格,是HVAC中比較重要的零部件。
一體成型全球最大的3D打印尼龍件——汽車空調(diào)HVAC殼體,該工件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,長度達(dá)950mm,寬度達(dá)450mm,建造時間僅10小時,效率比普通3D打印設(shè)備提升了4倍(注:普通3D打印設(shè)備以成型尺寸400×400×450mm為例),且其強(qiáng)度、精度完全符合要求。
由于CNC加工工藝局限,對結(jié)構(gòu)高度超過100mm的部分需進(jìn)行拆解,一般情況下一件殼體會拆成5-8塊,由于CNC加工刀具的直徑不能太細(xì),刀具長度不能太長,需要對加工件重復(fù)定位裝夾。尺寸精度很大程度依賴于后處理拼接人員的處理經(jīng)驗(yàn),且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差。
第一步:對三維數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)拆件,并對每件拆解件進(jìn)行編程,分別提交給CNC設(shè)備加工。所需時間:4-6小時/人第二步:分別對拆解件進(jìn)行手工修整,打磨和粘接。所需時間:4-6小時/人第三步:采用CNC銑床對樣件進(jìn)行后處理加工。所需時間:50小時左右[硅膠模制作:單套產(chǎn)品耗時約120小時]
另外導(dǎo)致汽車制造企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下的原因主要有零部件開模費(fèi)用昂貴、材料利用率低及人力成本高等因素。選擇合適的沖壓工藝、不斷優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)、充分考慮材料利用率和提升技術(shù)創(chuàng)新力等,直接決定著汽車制造成本,對整車成本控制具有十分重要的意義。以該HVAC殼體為例,通過傳統(tǒng)工藝進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,需要多次開模,開模的成本一次可能需要60萬左右,而單次使用3D打印生產(chǎn)的成本費(fèi)用僅為2.5萬左右,加工成本下降約95%,大大提高了市場競爭力。
以上不難另外,傳統(tǒng)生產(chǎn)是建立在一條生產(chǎn)線上,大尺寸汽車部件需要人工組裝,產(chǎn)品的部件越多,所花費(fèi)的時間成本和人力成本就越多。3D打印一體成型,不需要組裝,縮短了供應(yīng)鏈,節(jié)省了勞動力和運(yùn)輸方面的花費(fèi),供應(yīng)鏈越短,污染也越少。看出不僅所需的時間和傳統(tǒng)的汽車制造工藝往往需要特殊的沖壓模具,費(fèi)時費(fèi)力,設(shè)計方面受到工藝影響具有諸多限制,陷入創(chuàng)新思維向工藝妥協(xié)的怪圈。比如在HVAC殼體制造過程中,其內(nèi)部有很多凹槽、卡扣類結(jié)構(gòu),手辦件難以開模制作,且費(fèi)用昂貴。成本都很高,而且對于操作人員的技術(shù)要求也很高。
通過使用3D打印技術(shù)以逐層累加的方式完成加工,將HVAC殼體的三維復(fù)雜的不規(guī)則曲面、鏤空異形結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)化為簡單的平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行成型,突破了傳統(tǒng)加工技術(shù)的壁壘,可一次成型,相比之下更加具有優(yōu)勢。再復(fù)雜的外殼也能一體成型,其次研發(fā)的成本對比傳統(tǒng)制造的成本下降了高達(dá)95%,最后研發(fā)的周期也要比傳統(tǒng)制造來的短。
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