日產汽車的3D打印生產流程自動化

    2022-11-20 07:33:02 編輯:巨象三維3D打印 來源:3D打印公司
    日前,日產汽車公司(Nissan Motor Corporation)用3D打印技術創建原型并測試新的車型。這涉及大量的人工操作,在使用了 Materialise軟件后,日產汽車改變了整個流程并使其更加高效。將數據準備時間從幾個月縮短到了幾秒鐘。



    日產汽車的3D打印生產流程自動化



    顯著減少數據準備和支撐移除的時間

    由于加工平臺的尺寸受限,某些大的部件需要被切割成幾個較小部件,分別進行打印。過去,日產汽車使用CAD軟件將大部件分割成小部件,而這個過程可能需要花費3天左右時間?,F在他們使用Materialise Magics®軟件,減少了50%的數據準備時間。

    “通過使用Materialise Magics®中的分割功能,物體可以從指定位置被分割,工作時間減半”日產汽車解釋說,“另一個有用的功能是它可以自動創建銷孔結構,這使得裝配過程中的位置匹配更容易。”

    日產汽車經歷的另一個挑戰是,在進行粉末燒結時,由于溫度的變化,組件在成形過程中有發生翹曲的風險。如圖3所示,目前,日產汽車通過創建支撐結構來規避這一風險。由于支撐和組件的連接可以做得非常精細,支撐結構很容易去除,加速了后處理過程。



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    圖1: 分割功能



    在切平面上自動創建銷孔結構

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    圖2: 分割功能



    在分割時創建凸臺結合

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    圖3: 支撐生成功能



    柱狀或其他防止變形的支撐結構

    可以在需要支撐的兩點間通過單擊創建 通過幾次點擊完成一個月的工作量

    分割大部件后,日產汽車也曾花費大量時間設置正確的壁厚。當他們縮小一輛車的三維模型時,部件的壁厚相應變薄,導致數據不能打印。過去他們手動改變CAD中的設計,這項任務需要耗費一個月。

    “我們需要搜索超過20000個數據點,尋找薄壁的組件,再增加它們的壁厚。對于任何需要3D打印來整體成型的零件,需要花費很多精力來填補原始零件之間的間隙,使零件與零件之間連接起來。”日產汽車解釋道。

    如今通過Magics軟件將這些步驟自動化,日產汽車節省了大量時間

    “自從我們開始使用Materialise Magics®,諸如自動修復,檢索厚度以及零件合并等過程都可以通過單擊實現,大大減少了所需的工作時間(圖4)。通過使用壁厚分析功能,可以看到每個部件的厚度,以免忽略不能被打印的薄壁部件(圖5)。此外,在選擇任意區域后,很容易改變該區域的厚度,這是我們經常使用的功能(圖6)。”



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    圖4: 包裹修復



    自動修復和增加壁厚

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    圖5: 壁厚漸變分析



    通過使用壁厚分析功能,可以看到每個部件的厚度,以免忽略不能被打印的薄壁部件



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    圖6: 更改任意位置的厚度



    選擇任意區域后(綠色區域)

    粉末燒結3D打印機的自動三維擺放大大減少了工作時間



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    粉末燒結3D打印機的操作效率最重要的影響因素是部件擺放,要求一次擺放最大數量的部件并限制零件擺放高度。這樣可以減少材料成本和加工時間,以及優化機器利用率。

    在日產汽車開始使用Magics燒結模塊之前,他們使用3D打印機自帶的軟件來人工擺放部件,盡量讓零部件不接觸彼此,限制高度(步驟1、2)。

    然后,他們再用這個自帶軟件查看零部件是否有重疊。人工擺放零部件耗費大量時間,檢查零部件重疊的運算也要花費數小時(步驟3)。



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    步驟1

    使用打印機自帶的軟件手動擺放零部件

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    步驟2

    為了避免重疊,部件之間會留一些間隙,擺放并不是最優的

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    步驟3

    用自帶軟件檢查重疊部件(從10多分鐘到幾小時)

    *如果找到重疊部件,重復步驟1

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    步驟4

    開始3D打印

    “這不僅延遲了3D打印的使用,而且由于不知道軟件運行所需的時間,我們沒法創建生產計劃,這真的困擾了我們。如果發現了零部件重疊,我們就得重新人工調整布局,再運行一次重疊檢查。這個問題給生產計劃和工時安排都帶來了麻煩。”日產汽車說道。



    之后:燒結模塊支持最佳擺放,全面提高流程效率

    “如今,因為Magics的燒結模塊能自動擺放組件并且使他們保持設定的間距,限制擺放高度,我們已經無需耗費數小時檢查重疊以及重復人工擺放工作了。”



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    Magics燒結模塊自動將部件擺放在最佳位置



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    立即開始3D打印

    “因為燒結模塊可以擺放零部件的同時保持正確的間距,原本不能全部擺放在加工平臺,需要分到多個平臺上的零部件現在可以一次打印完成。通過增加單次加工的數量,我們可以減少人工工時,減少打印機占用的操作時間,如:數據準備、打印時間、冷卻時間,同時降低原材料的廢棄量。這樣一來,目前整個3D打印過程都更有效率了!”——日產汽車

    另一種可能性:

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    為小且脆弱的部件生成保護盒
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