汽车大灯散热器的低成本、高效生产如何由金属3D打印技术实现?

当汽车这一商品普遍化,需求不断增加的同时,如何实现其零部件的高效率、低成本生产是其中备受人们关注的话题,而这些制造要求,是当前的增材制造工艺所无法完全满足的。然而,在事实上,以更具优势的方式和生产效率量产汽车零部件是具有一定的可行性的,要实现这一切,取决于对增材制造技术的理解,以及对增材制造工艺优化和设计优化能力的。

以工艺优化和设计优化为起点提高产能

英国的Betatype公司专门开发了针对汽车LED大灯散热器的增材制造技术,并通过粉末床选区激光熔融设备实现了批量生产。

汽车大灯散热器的低成本、高效生产如何由金属3D打印技术实现?

通过针对粉末床金属熔融工艺再设计的汽车LED大灯散热器,与大灯配件实现相互兼容

Betatype分别对单激光器3D打印设备和多激光器3D打印设备生产这款散热器的时间和成本进行了相关的测算。

单激光器3D打印设备。举个例子,雷尼绍RenAM 500M ,这款散热器的制造生产时间大约在30小时,而一次打印中可制造的3D打印散热器数量高达384个。通过传统生产制造工艺生产原有设计的散热器生产时间约为444小时。这其中的差距可见一斑。

Betatype 在使用多激光器3D打印设备时, 制造散热器时所用的时间可以进一步缩减至19个小时以下。Betatype 对此类高效率生产系统的产能进行了相关的计算,结合最新的设计方案和打印工艺,每个系统生产一年的产能从7055个增加到135,168个,实现了高达19倍的提高!而如果安装7台设备,每年可以生产接近100万个3D打印零件!!

设备的摊销是增材制造成本的主要驱动因素,而3D打印零件生产更具有成本效益的关键是减少构建时间,Betatype使用的优化技术正是实现这一目标的关键。而且其已用事实证明了,每件3D打印散热器的成本从可以30英镑降至3英镑以下!对于成本控制来说,是一个很棒的选择!

Betatype配套软件还可以针对刀具路径进行优化,给出指定的控制参数,并提供激光曝光策略的优化方案,用于加快产品机械性能的构建过程。其优化算法和过程IP,均有助于将每个部件的构建时间从一小时缩短到五分钟以下,这将意味着在一次打印中生产384个散热器的总构建时间仅为30小时!

在通常来说,增材制造技术被认为是专门用来实现复杂结构,给设计带来更大的空间的。然而,增材制造技术也存在对设计方面的约束,理解这些约束更有助于对该技术的实际应用。

思诚资源了解到,Betatype在设计方面做了全方面的考虑,设计师应用了功能集成化的设计,并设计了内置支撑的方案,该方案的设计使得打印零件无需添加额外的支撑结构。打印完成后的产品通过人手工的方式即可从基板中分离,无需借助其他特殊的分离切割设备。

汽车大灯散热器的低成本、高效生产如何由金属3D打印技术实现?

从上图中可以清楚的看到,在一次打印中同时生产的多个散热器是以层叠的方式进行摆放的。但在打印过程中产生的热应力,使粉末床激光熔融工艺制造完全堆叠的零件是有较高的难度的,而Betatype 通过其特殊的智能化设计技术减少热应力,将热变形最最小化。使得散热器最终可以以堆叠的形式进行摆放,从而实现生产量的效率最大化。

通过Betatype公司开发的汽车大灯3D打印散热器的实例,向我们揭示了粉末床金属熔融增材制造技术在批量生产汽车零部件方面巨大的潜力。可见,只要找对思路和方法,是完全可以撬动增材制造技术在汽车零部件生产中的实际应用的。

在这个实例中,实现汽车大灯散热器生产成本效益提高的推动力除了Betatype 的优化激光曝光策略之外,还包括为增材制造而设计的产品再设计思路。据思诚资源了解,在设计这款金属3D打印的大灯散热器时,Betatype采用了功能集成化设计,减少了散热器所需部件数量,这种设计非常适合通过增材制造设备进行制造,而增材制造替代了传统的复杂工艺,直接将功能集成的散热器生产出来,极大的简化了汽车大灯散热器的生产过程。


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