以輕量化3D打印銑刀應(yīng)對(duì)車輛底盤的加工挑戰(zhàn)
發(fā)布時(shí)間：
2023-01-11 12:43
創(chuàng)新型汽車制造商 Local Motors 一直在探索通過大型3D打印技術(shù)制造車輛的車身零部件，Local Motors 開發(fā)的自動(dòng)駕駛巴士Olli 的底盤就是采用3D打印技術(shù)制造的。
底盤完成增材制造之后還需要進(jìn)行機(jī)械加工，但由于3D打印所實(shí)現(xiàn)的特殊復(fù)雜結(jié)構(gòu)及材料的特殊性，Local Motors在進(jìn)行底盤機(jī)械加工時(shí)遇到了銑削挑戰(zhàn)。
刀具制造商山特維克可樂滿為L(zhǎng)ocal Motors提出了加工解決方案，巧合的是在這一加工方案中所使用的銑刀也是通過增材制造-3D打印技術(shù)制造的。
Olli。來源：Sandvik
加工時(shí)間縮短95%
Local Motors 的車輛制造方式與傳統(tǒng)汽車制造有著顯著差異，他們通過3D打印技術(shù)制造車身零部件，并努力簡(jiǎn)化車輛的設(shè)計(jì)，將小型車輛的零部件數(shù)量減少至40-50個(gè)。
Local Motors 開發(fā)了專有的車身零部件碳纖維增強(qiáng)3D打印材料，并安裝了長(zhǎng)達(dá)12米的大型混合制造設(shè)備，該設(shè)備集成了3D打印技術(shù)與銑削技術(shù)，可用于生產(chǎn)自動(dòng)駕駛巴士Olli 的底盤。Local Motors 通過該設(shè)備實(shí)現(xiàn)最小的材料處理量，并大量減少工具費(fèi)用。
Olli 底盤加工。來源：Sandvik
在Olli 汽車底盤在完成3D打印之后，將進(jìn)入到銑削流程。在銑削加工中存在的挑戰(zhàn)是，底盤本身具有帶深腔的復(fù)雜零件特征，并且材料要求苛刻，這也是銑削加工的典型挑戰(zhàn)。加工這類結(jié)構(gòu)所需的長(zhǎng)懸垂通常會(huì)由于振動(dòng)問題和相關(guān)的性能問題而遇到加工瓶頸。
對(duì)于以上挑戰(zhàn)，山特維克可樂滿給出的方案是結(jié)合使用Silent Tools?刀架與新型輕量化銑刀CoroMill?390 解決Olli 汽車底盤的加工挑戰(zhàn)。巧合的是，山特維克可樂的輕量化銑刀CoroMill?390 本身也與增材制造技術(shù)有著密切關(guān)系，這是一款采用金屬3D打印技術(shù)制造的可轉(zhuǎn)位銑刀。
根據(jù)山特維克，CoroMill?390 銑刀配備了Silent Tool 刀桿，Silent Tool 配備了CoromantCapto?快速更換主軸接口，這一刀具組合將Olli汽車底盤的加工時(shí)間縮短95%。而增材制造銑刀的重量比傳統(tǒng)刀具更輕，這使得刀具在加工長(zhǎng)懸伸時(shí)的性能得到提升。
山特維克在設(shè)計(jì)與制造這款銑刀時(shí)可用的減重方式有幾種，例如使用輕量化的刀具制造材料，或在刀具主體上集成加工孔，但經(jīng)過驗(yàn)證之后通過增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)的輕量化設(shè)計(jì)是最佳的途徑。根據(jù)山特維克給出的數(shù)據(jù)，銑刀的重量減輕了80%。
帶刀桿的3D打印輕量化銑刀CoroMill?390。來源：Sandvik
為了減輕CoroMill?390 銑刀的重量，山特維克對(duì)刀具進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，刀具制造材料為鈦合金材料-Ti6Al4V，并使用粉末床激光熔化金屬3D打印技術(shù)進(jìn)行刀具制造。山特維克表示，CoroMill?390增材制造銑刀精確的輕巧設(shè)計(jì)，可限制振動(dòng)并實(shí)現(xiàn)平滑切割性能，將客戶生產(chǎn)率提高50-200%。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，CoroMill?390 輕量化銑刀已通過雷尼紹的RenAM 500Q 金屬3D打印設(shè)備進(jìn)行批量生產(chǎn)，2019年4月正式推出市場(chǎng)。
3D科學(xué)谷Review
除了采用輕質(zhì)材料等傳統(tǒng)方式，粉末床選區(qū)激光熔化3D打印技術(shù)以及面向增材制造的輕量化設(shè)計(jì)，成為實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工刀具輕量化的新途徑。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，機(jī)械加工刀具制造商肯納金屬( Kennametal)也利用這一3D打印技術(shù)開發(fā)了一種輕量化鏜孔刀具，這款鏜刀用于加工新能源汽車電機(jī)定子。新能源汽車的零部件通常通過更小、低馬力的CNC加工中心加工的，這類加工中心需要更輕的加工刀具?？霞{金屬推出的3D打印鏜孔刀具的重量?jī)H為傳統(tǒng)鏜孔刀具的一半，同時(shí)仍滿足鋁電機(jī)主體鏜孔加工的精度、圓度和表面光潔度的需求。
但在金屬3D打印技術(shù)為刀具制造帶來附加價(jià)值的同時(shí)，我們不難發(fā)現(xiàn)，金屬增材制造正在高附加值零部件直接制造領(lǐng)域替代傳統(tǒng)制造工藝，傳統(tǒng)工藝中就包括使用金屬切削刀具進(jìn)行加工的機(jī)械加工工藝。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，無論是肯納金屬還是本文所提及的山特維克都建立了增材制造部門，對(duì)3D打印材料、工藝以及零部件直接制造應(yīng)用進(jìn)行探索，在增材制造方面積累的經(jīng)驗(yàn)不僅被用于制造高附加值的刀具，還為外部制造業(yè)用戶提供增材制造服務(wù)。3D打印與機(jī)械加工如何融合，又會(huì)產(chǎn)生怎樣的替代與競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，其中蘊(yùn)含的趨勢(shì)與機(jī)遇值得深思。（來源：3D科學(xué)谷）
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