汽車3D列印金屬零件製作原理 防盜螺絲 車身骨架都能印

2020.03.20 03:37PM
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照片中包含了石雕、3D打印、列印、選擇性激光燒結、選擇性激光熔化

在國內外都很多人在玩 3D 列印 ,你是否覺得 3D 列印就是塑膠製品?我們今天要突破你的想像,其實 3D 列印應用在工業端已久,即使是金屬零件也可以透過名為 DMLS (Direct Metal Laser Sintering) 的方法列印出來,甚至可以製作高強度的金屬零件,直接使用在需要能夠承受大扭力的鋁圈螺帽上面。

分層列印利用雷射金屬燒結

跟一般 3D 列印一樣,第一件事情就是將 3D 物件的 CAD 模型放到軟體裡面轉檔、並且分層。然後,DMLS 型 3D 列印機就會在基座上噴上一層金屬砂、雷射燒結一層、再噴一層、再燒一層,以此類推,直到層層疊疊的零件製作出來為止。

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▲先將 3D CAD 模型輸入軟體分層

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▲上視模擬圖,雷射燒結中。

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▲側視模擬圖,雷射燒結中。

拆除底座 拋磨 噴砂 以及陽極硬化處理

零件印製完成之後,需要先將表面多餘的金屬砂移除回收,然後用工具去除列印底座、研磨、甚至噴砂表面。當表面處理好之後,接下來金屬零件製品所需要的酸洗、陽極處理、表面硬化、材料披覆等表面處理,還是跟模具鑄造或是沖壓成型的毛坯一樣處理。

照片中包含了特寫、3D打印、選擇性激光熔化、機、穿線

▲列印完成之後,金屬砂可以回收露出列印成品。

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▲去除底座的工作跟光固化或是 FDM 等方法一樣,只是金屬零件的底座比較硬,要請出更強力的工具。

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▲粗拋工作先平面化。

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▲細拋的時候小零件可以靠刻磨機,大型零件則要靠偏磨機或是角磨機進一步表面處理。

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▲由於是比較小的零件,接下來需要進一步表面硬化處理,所以噴砂工作也是必要的。

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▲初步處理完成的列印成果毛坯,如果不考慮耐用度的話,其實已經可以直接使用了。

▲DMLS 金屬 3D 列印的原理解說影片

DMLS 3D 列印的優勢 少量多樣 外型多變

傳統上常用的金屬零件製造方法不外乎鑄造、沖壓、鍛造幾個方法,由於製造工藝,成品的形狀有其限制,要做出複雜的「有機」形狀要付出極高成本。當然優點在於可以大量生產出價廉物美的產品,但是以目前市場趨勢是愈來愈趨追逐個人化商品的長尾型市場,3D 列印可以少量多樣,而且成本控制在還算能接受的範圍之內,未來金屬零件 BTO 應該也離我們不遠了。

舉個例子,Ford 福特最近與 3D 列印大廠 EOS 合作製作個人化防盜鋁圈螺絲以及配套的工具。他們真的很有創意,利用車主的「聲紋」的 WAVE 波型轉化成工具上的線條。福特宣稱可以讓車主提供客製化圖案,別人我是不知道啦,但是我想把筑波賽道 (Tsukuba Circuit) 畫上去,而且不是只有一顆防盜螺絲,只有小孩才做選擇,我每一顆都要!記得 Fast N’ Furous: Tokyo Drift 外傳裡,最後扭轉情勢的 Nismo Mustang 嗎?千匹馬力的 Fastback Mustang,對於血裡有汽油的人來說,簡直就是夢幻車種,而且還一定要搭配上 AT 變速箱之王 Turbo 400 (TH400) 才對味!

另外的有趣例子是 Adam Savage 的噴射鋼鐵人裝,也是金屬  3D 列印的成品。

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▲利用 3D 列印 DMLS 的方法,也可以列印出大型車身骨架。

▲汽車的骨架 3D 列印才能長的這樣「有機」

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▲Ford 使用不鏽鋼材質為鋁圈防盜螺帽及其對應的鑰匙套筒同時進行 3D 列印。

▲Ford採用新式3D列印技術提供個人化專屬生物識別鋁圈防盜螺帽概念影片。

照片中提到了chnet、cinet、SUBSCRIBE,跟科學頻道、魔法飛躍有關,包含了手、鋼鐵俠、快樂霍根、復仇者、超級英雄

 

▲由於 3D 列印可以少量多樣,形狀上也有更多空間,直接印出一套鋼鐵人 MK2 也不是問題。

▲家裡也能印起來,來一套鋼鐵人裝如何?

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