本田利用3D打印改善汽車輕量化和燃油經(jīng)濟(jì)性
本田利用3D打印改善汽車輕量化和燃油經(jīng)濟(jì)性
日本汽車制造商本田希望通過(guò)智能設(shè)計(jì)和先進(jìn)的制造工藝，來(lái)提升燃油經(jīng)濟(jì)性、減少車輛排放。近日本田研發(fā)部與軟件公司Autodesk合作，重新設(shè)計(jì)并3D打印汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄組件，使其更輕巧更省油。
在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，曲柄起著至關(guān)重要的作用，將活塞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)力。為了始終如一地發(fā)揮功能，曲柄必須非常堅(jiān)固且耐磨損。由于這些原因，曲柄的設(shè)計(jì)多年來(lái)一直保持不變，直到現(xiàn)在幾乎沒(méi)有任何設(shè)計(jì)變更。
本田研發(fā)部的機(jī)械和流體學(xué)設(shè)計(jì)師 Hirosumi Todaka
本田研發(fā)部門的機(jī)械和流體學(xué)設(shè)計(jì)師Hirosumi Todaka解釋說(shuō)：“曲柄需要滿足多種功能標(biāo)準(zhǔn)。其形狀必須能夠承受燃燒壓力，并且必須保持旋轉(zhuǎn)平衡，這些因素決定了曲柄的形狀。在發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)的悠久歷史中，曲柄設(shè)計(jì)已成定局。盡管如此，我們?cè)O(shè)定的挑戰(zhàn)性目標(biāo)是改進(jìn)曲柄設(shè)計(jì)從而減重30％?！?/span>本田早就知道使用增材制造和智能設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化汽車零部件的好處。迄今為止，該公司已使用該技術(shù)重做了一系列部件，包括安全帶支架、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和車架，并且成功實(shí)現(xiàn)了輕量化。
3D打印曲柄的渲染圖
為了給曲柄組件提供新的設(shè)計(jì)，本田的研發(fā)團(tuán)隊(duì)與Autodesk合作，結(jié)合前者對(duì)該零件的要求和后者的生成設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)融合優(yōu)勢(shì)。Autodesk提出了第一批模型，使用Netfabb和Fusion 360滿足了本田對(duì)曲柄的要求。像許多生成設(shè)計(jì)的模型一樣，更新后的曲柄具有有機(jī)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的曲柄非常不同，甚至超出了汽車工程師的想象。
因此，本田派出了一個(gè)團(tuán)隊(duì)前往英格蘭的Autodesk技術(shù)中心，接受了生成性設(shè)計(jì)培訓(xùn)并探索3D打印的更多潛力。重要的是，在Autodesk工廠，本田汽車工程師能夠評(píng)估3D打印的原型，并根據(jù)新的邊界條件進(jìn)一步調(diào)整曲柄設(shè)計(jì)，并開發(fā)了第二批模型。
金屬3D打印曲柄原型
新的部件重量減輕了50％，與本田研發(fā)團(tuán)隊(duì)使用傳統(tǒng)工藝所制造的曲柄完全不同。不過(guò)還需要進(jìn)行測(cè)試以確保零件的性能與傳統(tǒng)曲柄一樣好。Autodesk現(xiàn)在正在使用性能測(cè)試中收集的數(shù)據(jù)，來(lái)進(jìn)一步完善零件及其生成設(shè)計(jì)過(guò)程。
曲柄的設(shè)計(jì)和形狀 出乎工程師們的預(yù)料
Todaka總結(jié)道：“盡管有些人對(duì)這種新設(shè)計(jì)仍然持保留態(tài)度，但已經(jīng)收獲了大量關(guān)注。將來(lái)我希望使用生成設(shè)計(jì)創(chuàng)建的創(chuàng)新產(chǎn)品將成為常態(tài)。我們有責(zé)任研究該技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，從而使汽車產(chǎn)業(yè)的設(shè)計(jì)和效率都達(dá)到全新的高度。
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