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只要3D打印机和一台机床便可制造汽车


/ 2015-04-13

美国Local Motors公司与美国橡树岭国度尝试室(ORNL)等结合开辟出了3D打印汽车“Strati”。截至2015年2月已通过造型手段制造了4辆,此中两辆是可现实行驶的电动汽车(EV)。

工场小的最大缘由是需要的部件数量削减到了1/400摆布。EV的部件数量凡是约2万个,而Strati目前不到50个。Local Motors公司用3D打印机制造车身及底盘等部件,与已有汽车比力,这些部件每一个都相当于将至多数百个部件集为一体。

由喷嘴喷出熔融树脂的热熔解积层体例的3D打印机。具有4.0×2.0×0.9m的造型范畴。利用碳纤维强化ABS时,1小时可喷出多达16kg的材料。照片由Local Motors公司供给。

图3:3D打印机“BAAM”

EV常用的2万个部件被减至50个以下

5轴加工机用于对造型后的车身实施追加加工。之所以要利用该加工机,次要是由于拆卸部件的部位要提高外形精度。特别是目前来看,作为采购部件的悬。

通俗汽车的车身和底盘,为了实此刻确保强度的同时接收碰撞能量的机关,大多操纵由钢板冲压成型的多个部件经焊接等工艺拆卸成骨架。并且外板也是通过冲压成型制成顺滑曲面的部件。而3D打印车分歧,通过充实操纵造型上的高度,“毗连收碰撞冲击的机关也被纳入了一个部件的内部”,Earle引见道。因而,现行汽车的车身拆卸出产线工序只用一台3D打印机便可包揽。

整个车由粗约8mm的喷嘴喷出熔融树脂来造型。喷嘴的每秒挪动距离为76mm,积层厚度为4mm。还有将造形范畴扩大至6.1×2.4×1.8m的机械。ORNL操纵不异的安装制造了造型与老爷车“ShelbyCobra”不异的EV,并在2015年1月举行的“North American International Auto Show(车展)”上展出。

降生Strati的大型3D打印机“BAAM(Big Area Additive Manucturing)”目前具有约4.0×2.0×0.9m的造型范畴(图3)。由ORNL开辟,由机床厂商美国Cincinnati公司制造。“此后还无望用3D打印机来实现电机及吊挂的造型。并且还可考虑组合利用多种材料,好比操纵比车身柔嫩的材料对安全杠部实施造型”。

图1:位于美国橡树岭国度尝试室制造示范内的3D打印车开辟。美国Local Motors公司的手艺人员(高级制造工程师James Earle)常驻此地,配合推进研发。

图2:制造3D打印车时需要的设备(a)为ORNL内的3D打印机。属于研发机型,相当于美国Cincinnati公司制造的“BAAM”的前身。(b)为精加工用处的5轴加工机。

用3D打印机造型的Strati的车身重约550kg。通俗汽车的骨架、车门、策动机罩及内装部件合起来约有400kg摆布,与之比拟较重。

Strati的研发位于ORNL内的“制造示范(Manucturing DemonstrationFacility,MDF)”(诺克斯维尔,图1)。该3D打印车“工场”设有大型3D打印机、用于打磨造型品概况的5轴切削加工机,以及拆卸场地(图2)。现场没有输送带及手推车之类的任何搬运安装。从3D打印机上卸下来,再装到5轴加工机上时,“用叉车抬一下就行了”。

该公司以2015岁尾为方针打算上市3D打印汽车。起首将上市最高时速35英里/小时(约50km/小时)、续航距离约80英里(130km)的“低速款”版本。价钱为1.8万~3万美元。常驻ORNL的美国Local Motors公司高级制造工程师James Earle暗示,打算在2016岁尾之前上市“实现高速公行驶,并使续航距离倍增”的3D打印汽车。除了EV之外,还打算开辟策动机汽车的3D打印车,“将研究隔热机关”。

这里最环节的是,要用树脂制造的造型品来确保充实的强度。“凭仗目前利用的、以20%比例添加碳纤维来强化的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),就足以满足要求”。同时,公司目前还在做其他测验考试,好比将纤维改为可实现带色车身的玻璃纤维,以及将聚合物改为PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)等。Local Motors公司力争2015年内达到美国的律例要求,启动公行驶试验。

目前的“工场”就是研发设备内部被称为MDF的处所,不外Local Motors公司预定在2015年内使用与ORNL的配合研究在附近设立小型工场“微工场”,开展3D打印车的商务运作。该微工场所需要的设备也不会有很大分歧。

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