3D列印技術在新能源汽車研發中的應用及例項

2021-08-20 17:31:11 字數 2283 閱讀 9257

隨著汽車「新四化」發展,汽車外觀、內飾、結構等都均已發生變化,尤其是新能源汽車動力電池、電機技術效能提公升比較快,工信部對新能源汽車公告(目錄)管理要求越來越高,公告生命週期基本在1年左右。新能源汽車整車企業新產品研發頻次越來越高,週期越來越短,而研發費用是越來越多,難度越來越高。面對新的形勢,於是越來越多的新能源汽車企採用3d列印技術

。下面介紹3d列印

技術在新能源汽車研發中應用及例項,供同行參考。

一、認識一下3d印表機

有了計算機以後,計算機要將計算結果展示給人們,目前一般方式有二種,一是螢幕顯示,二是印表機列印結果在紙張上。

圖1 彩色噴墨印表機

圖1是辦公室用的彩色噴墨印表機,實際上按用途有不同規格,印表機產品是系列化。

圖2 產品設計圖用繪圖機

圖2是產品設計圖紙用的繪圖機。印表機與繪圖機基本相同,目前中國印表機(繪圖機)用的基本上國外品牌。國內原來有「實徳」品牌的印表機已經不見蹤影。圖1、圖2為平面印表機,也叫2d印表機。

圖3  辦公室用的3d印表機

圖3是辦公室用的3d印表機。辦公室用的3d印表機樣件幾何尺寸比較。

圖4 工業用3d印表機外形

圖4是工業用的產品設計出樣件,有的可以是產品功能件,或是用於模具生產,也可以是工業品展示件。

圖5 掛式空調零部件及組裝成品

圖5是工業用3d印表機列印出空調零部件和成品。

二、3d印表機基本原理介紹

2d列印的結果是平面的,基本原理大家都知道了,x-y軸運動而成,3d印表機工作原理在2d基礎上,x-y-z軸運動而成,使之由點到線,由線到面順序凝固,完成乙個層面的繪圖作業,然後公升降台在垂直方向移動乙個層片的高度,再固化另乙個層面。這樣層層疊加構成任意複雜結構的三維實體模型。具體介紹如下:

①3d印表機結構示意圖

d印表機結構示意圖見圖6。

圖6 3d印表機工作原理

②3d印表機例項引數

③工業用3d印表機優點:

a)能將cad模型直接製成終端金屬產品,只需要簡單的後處理或表面處理工藝。

b)適合各種複雜形狀的工件,尤其適合內部有複雜異型結構(如空腔、三維網格)、用傳統機械加工方法無法製造的複雜工件。

c)能得到具有非平衡態過飽和固溶體及均勻細小金相組織的實體,致密度幾乎能達到100%,slm零件機械效能與鍛造工藝所得相當。

d)使用具有高功率密度的雷射器,以光斑很小的雷射束加工金屬,使得加工出來的金屬零件具有很高的尺寸精度(達0.1mm)以及很好的表面粗糙度值(ra=30 u m~50um)。

e)由於雷射光斑直徑很小,因此能以較低的功率熔化高熔點金屬,使得用單一成分的金屬粉末來製造零件成為可能,而且可供選用的金屬粉末種類也大大拓展了。

f)能採用鈦粉、鎳基高溫合金粉加工解決在航空航天中應用廣泛的、組織均勻的高溫合金零件複雜件加工難的問題;還能解決生物醫學上組分連續變化的梯度功能材料的加工問題。

三、3d列印新能源產品例項

汽車市場競爭日益激烈,車企均在探尋新的科技技術,3d列印技術主要是基於新車模型和工具的應用。因此越來越多的車企採用3d列印技術,有效地減少研發和創新成本並有效地提高效率,應對創新的、個性化的、小批量的客戶需求。

①3d列印汽車

零部件產品,見圖7。

圖7 3d列印汽車零部件產品

3d列印部分車型的零部件產品,見圖8。

圖8 3d列印技術生產新能源的車型。

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