3D打印技术助力概念车“加速”开发

概念车设计与制造过程中，面临着交货期紧迫和制造成本昂贵的挑战。面对这些挑战，概念车设计公司开始寻求更加高效、经济的制造技术，其中就包括3D打印技术。那么,3D打印技术在概念车开发过程中能够发挥出怎样的价值呢？英国Envisage公司的业务是为汽车制造商提供车辆设计、测试、验证、快速原型工程以及汽车小批量制造。小批量制造业务包括概念车开发和为私人定制优质的汽车。Envisage合作的部分客户包括为捷豹路虎、宾利、劳斯拉斯、特斯拉、沃尔沃、日产等。

Envisage 开发的概念车

概念车是一种介于设想和现实之间的汽车，我们可以把概念车理解为未来汽车。汽车设计师利用概念车向人们展示新颖、独特、超前的构思，概念车承载着人类对先进汽车的梦想与追求。有的概念车只是处在创意、试验阶段，也许不会投产，主要作用是探索汽车的造型、新的结构、验证新的原理等。而有的概念车则已经配备了动力总成，这类概念车比较接近于批量生产阶段。

Envisage 车间

无论是属于以上哪种类型，从制造的角度上来讲，概念车都属于一种定制化的、小批量制造的车辆。以Envisage公司的以往制造经验来看，通常情况下制造一辆高性能、功能齐全的定制化车辆周期大约为26周，其中一部分重要的时间节点是：在第七周之前需要订购内饰、变速箱、动力总成，第8周以前交付玻璃，在第10周完成外部面板的交付，汽车内饰在第18周完成……但是在Envisage公司引入了包括3D打印、3D扫描、先进设计分析软件以及VR（虚拟现实）等技术在内的数字化技术之后，定制化汽车制造的流程变得更加高效。

Envisage 制造流程

在汽车概念车或定制化汽车的制造项目中，Envisage通常根据客户所需的车辆性能、动态性和尺寸选择一个现有的汽车平台，Envisage将一些在线CAD模型上传到创意软件包中，就可以快速创建数字模型，从而迅速了解到车辆的轴距、轨道，主要碰撞结构等信息，同时判断该平台是否能够满足概念车或定制化汽车设计的特性。

在将这些设计模型进行制造之前，Envisage首先为客户提供虚拟现实的汽车设计，客户通过VR（虚拟现实）设备就能够看到逼真的车辆设计效果。当设计方案获得通过之后，接下来Envisage将对选定车辆的结构进行三维扫描，以获取关键安装和结构点等数据。Envisage使用3D Systems Geomagic等软件自动的从扫描数据中创建表面，避免人工操作可能出现的错误，实现扫描数据的自动化后处理。

接下来，项目将进入到细节工程阶段。在这个阶段中，Engisage公司使用先进的分析软件进行汽车结构的优化设计。软件产生的分析数据可作为证据提交给认证机构，证明车辆的设计是符合相关设计标准的，而在过去这些证据往往需要通过物理检测的方式来获取，有时物理检测会导致车辆结构的损坏。

部分经过设计优化的零部件可以通过3D打印技术直接制造。Envisage公司表示，3D打印技术的应用有助于减少定制汽车制造的周期和成本，在没有昂贵模具成本的情况下，3D打印技术可以直接制造出定制车辆所需的零部件。此外，3D打印技术能够制造出比较复杂的功能集成式零部件，减少了零件的数量，并减少装配过程中对焊接的需求。同时，Envisage 公司也表示，在定制化车辆中，并非所有零部件都适合用3D打印技术制造，例如那些大型、低厚度的金属面板结构就更适合用传统技术制造。

日益发展的3D打印材料给概念车或定制化汽车制造商带来更多的选择，根据市场研究，可应用于汽车零部件制造的3D打印材料除了铝合金、不锈钢、钛合金等金属材料之外，还包括一些能够替代金属的塑料3D打印材料，比如与金属强度相当，但更加轻量化的碳纤维复合材料，以及具有优良的综合性能，在许多特殊领域可以替代金属、陶瓷等传统材料的高性能工程塑料PEEK。

来源：3D科学谷
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