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3D打印和3D扫描助力开发波兰首台超级跑车Arrinera Hussarya

聚行业--汽车电子 3D打印新闻_中国3D打印网   作者: 中国  2017-08-03 16:15

汽车电子-全文略读:在超级跑车的开发过程中,质量是决定是否安装特定元件的关键组件之一。设计和建设赛车不仅是一项专长工程,也是一场金融挑战。3D技术既节省了成本,又节省了数据采集、原型设计和生产调整所需的精度。由于使用3D技术,Arrinera能够显著加速原型设计过程,...

 

汽车电子--3D打印和3D扫描助力开发波兰首台超级跑车Arrinera Hussarya

 

     Arrinera Hussarya是波兰第一台超级跑车,也是波兰真行和重生汽车产业的象征。正如目前我们所看到的那样,超级跑车的开发一个严格的过程,其采用了最新的3D打印和3D扫描技术。

 

     与大多数当代波兰汽车项目不同,Arrinera Hussarya是从头开始构建。也就是说,超级跑车的车身、发动机、内饰都需要重新设计,这不仅满足了高性能汽车所需的要求,而且还呈现了超级跑车的美感。

 

 逆向工程有助于降低生产成本

 

     试想一下,重新设计一款跑车不仅费时费力,而且成本也非常的高昂。但Arrinera的工程师们一直在寻求新的技术来缩短开发周期,以及降低开发成本。为此,团队决定使用逆向工程,重构现有元素的技术文档以重新设计它。

 

  

 

   为了对汽车的部件进行逆向工程,该团队使用SMARTTECH 3D扫描仪精确地捕获汽车零件的几何形状。3D扫描使他们能够编制有关要重新设计的汽车零件的综合信息和数据。接下来,请跟随小编一起来看看工程师如何在3D扫描的帮助下设计和制造新的离合器壳体。

 

   运动离合器(与汽车的动力传动接合和脱离的装置)与普通车中的离合器完全不同,因为它受到完全不同的压力类型。810 Nm扭矩不仅需要可靠而又轻便的离合器设计。正如工程师所解释的那样,3D扫描仪可以捕捉现有离合器壳体的技术特征,使其能够使用CAD软件进行重新设计和调整,以满足超级跑车的测量和要求。

 

 绿光3D扫描

 

     具有10万像素检测器的MICRON3D绿色3D扫描仪也用于捕获汽车零件的测量。基于绿色LED灯的扫描技术使测量比使用白光的3D扫描仪更精确30%。在800 x 600 mm的视野下,3D扫描仪可以获得0.084 mm精度的点云。

 

 

 

实际上,这些数字意味着通过单次测量可以扫描等于80 x 60厘米的区域。另外,由于扫描仪的永久校准测量体积,每次使用前不需要校准该设备。

 

 3D扫描仪作为计量装置

 

 SMARTTECH 3D扫描仪进行的测量是基于测量表面上图案的投影。图案根据曲率而变形,并由集成在测量头中的检测器记录。该装置仅测量检测器可见的表面。为了从各个角度获得有关几何的综合信息,需要使用旋转平台来扫描物体。旋转台的承载能力超过300公斤,直径为50厘米,足以对大多数汽车零部件进行完整的测量。

 

  

 

由于特殊的软件算法,来自检测器的图像被转换为点云。每个点都包含有关X、Y、Z坐标中描述的几何形状的信息,后处理可用于质量控制,或者像Arrinera的情况一样,可以在CNC机床上重新设计和铣削模型。

 

 根据分辨率,来自单次测量的点云可以分别为5或10百万分,分辨率为5或10百万像素。百万像素的数量影响从给定对象获得的细节范围。根据Arrinera的情况,使用了具有10万像素检测器的3D扫描仪,因为需要准确地再现测量对象的边缘。

 

 离合器壳体从两侧进行了扫描,这使工程师能够获得两点云。对于每个点云,有六个单独的测量。使用与3D扫描仪集成的旋转台预先对齐各个测量。

 

 使用SMARTTECH3Dmeasure软件对齐点云

 

 扫描过程完成后,可以使用SMARTTECH 3D扫描仪附带的软件SMARTTECH3Dmeasure将点云转换为三角形网格。然而,在转换之前,团队首先需要调整测量结果。

 

 为此,他们使用了一个三点法,其中为点云选择了三个常用点。基于此,软件自动确定云的位置。目标是获得完全代表扫描对象的点云。使用旋转台显著简化了结果对齐的操作,因为它将其分成了表示每个侧面的两组点。

 

 

 

然后,团队使用全局对齐功能,该功能根据点的位置精确地将所有点云彼此对齐。在这个阶段,团队还删除了不同测量的重叠区域。

 

 在这些操作之后,点云被转换为三角形网格。对于Arrinera,选择STL格式。三角形网格也可以用作CAD建模的基础。 Arrinera制造和调整CAD模型,然后发送到运行CNC机床的软件。

 

 用定位标记扫描大对象

 

 由于物体的体积,在测量实验室中的旋转台上的3D扫描并不总是可能的。在这种情况下,可以通过使用定位标记的替代方法在生产线上进行测量。 Arrinera给出的第二个例子使用了这种方法。

 

     Arrinera工程师面临着一个挑战:汽车的左槛适应优化结构,以保持车辆的对称性,另一侧的门槛必须以完全相同的形状制成。 Arrinera使用的常规测量方法不允许它获得完整的几何形状,因此决定使用SMARTTECH 3D技术。

 

 现有基础的几何数据直接从物理原型收集。Arrinera Hussarya被放置在一个平台上,但是进入门槛受到车门的阻碍。由于门槛的尺寸远大于3D扫描仪的视野,因此必须使用具有定位标记的扫描功能。

 

 使用标记的测量方法依赖于在扫描对象上附加特殊的定位标记。SMARTTECH3Dmeasure软件在两个单独测量之间找到五个常见的定位标记,然后对齐它们。3D扫描仪操作员可以对其工作进行全面的了解,并且可以轻松地添加扫描窗台的剩余部分。投影仪和检测器之间的锐角使得Arrinera团队能够获得大量的几何数据。

 

 使用定位标记进行3D扫描的结果是预先对齐的浊点。由于SMARTTECH3D软件的直观设计和个性化操作的自动化功能,SMARTTECH3D软件的后期处理也会每次完成。在这种情况下,还需要在Geomagic Design X中创建一个参考CAD模型,该模型由Arrinera使用。该型号与制造汽车零件的切割和弯曲机兼容。

 

 使用给定元素的CAD模型也可以使用3D打印技术进行快速原型制作。对于其3D打印需求,Arrinera选择了波兹南公司OMNI3D,其旗舰产品Factory 2.0 Production System使用FFF(熔丝制造)技术创建大幅面3D打印对象。

 

    Arrinera工程师使用OMNI3D为超级跑车打印零件,包括其镜面外壳和1:1刻度的进样口。除了简单的快速成型外,它还允许超级跑车制造商使用ABS制成的零件。由于使用3D打印机,Arrinera能够减少零件重量,这对于超级跑车中尤其重要。在超级跑车的开发过程中,质量是决定是否安装特定元件的关键组件之一。

 

    设计和建设赛车不仅是一项专长工程,也是一场金融挑战。3D技术既节省了成本,又节省了数据采集、原型设计和生产调整所需的精度。由于使用3D技术,Arrinera能够显著加速原型设计过程,并缩短了汽车生产所需的时间。

 

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