在通用汽車設(shè)計中心大樓之內(nèi),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(shè)計團隊正利用高度專業(yè)化的三維快速成型設(shè)備來設(shè)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(shè)計中心內(nèi),若想進入這個特別的三維快速成型技術(shù)實驗室,需獲得額外批準。一群經(jīng)過專業(yè)訓練的技術(shù)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(nèi)的設(shè)計師、空氣動力學專家以及工程師都至關(guān)重要。他們在創(chuàng)造力、靈活性、精確度等方面有卓著貢獻,同時還節(jié)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(shù),即選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(selective lasersintering,簡稱SLS)以及激光固化快速成型技術(shù)(stereo lithography apparatus,簡稱SLA)。這兩個技術(shù)可將原材料層疊,并制成最終成品。
通用汽車公司設(shè)計制造運營總監(jiān)Dave Bolognino解釋道:"我們可以將該項快速成型技術(shù)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(shù)無需模具,而且允許對某一零件或組件多次重復生產(chǎn)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(shù)變革。"
選擇性激光燒結(jié)設(shè)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(nèi)逐步成型。從肉眼來看,在選擇性激光燒結(jié)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(shù)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(shù)。選擇性激光燒結(jié)的制造過程是全自動的,這意味著未經(jīng)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(jié)合光化學和激光技術(shù),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(gòu)。Materialise公司提供的高科技軟件會根據(jù)零件的初始三維模型自動計算出所需架構(gòu)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(shù)都曾用于生產(chǎn)創(chuàng)新性車型,如雪佛蘭Volt沃藍達以及電動聯(lián)網(wǎng)概念車EN--V。在雪佛蘭Volt沃藍達的生產(chǎn)中,快速成型技術(shù)被應(yīng)用于電池冷卻系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)和驗證等領(lǐng)域,以求降低該系統(tǒng)的風阻系數(shù)。三維快速成型技術(shù)使整個通用汽車轎車和皮卡產(chǎn)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(xiàn)了翻倍增長,為提升通用汽車未來車型的燃油經(jīng)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(fā)展。"
近20年來,通用汽車設(shè)計中心在快速成型技術(shù)領(lǐng)域一直處于領(lǐng)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(yè)方式要花費幾個星期或幾個月時間,而現(xiàn)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(shè)計師通過計算機輔助設(shè)計(Computer Aided Design,簡稱CAD)系統(tǒng)建立一個數(shù)學模型之后,該數(shù)字文件便立刻直接傳送到全天候運轉(zhuǎn)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(chǎn)制造和快遞運輸?shù)南到y(tǒng)流程。
(審核編輯: 智匯小新)
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