歐洲一位保時捷汽車的愛好者在3D打印服務(wù)商的協(xié)助下，利用3D掃描、建模軟件、3D打印機(jī)和鑄造技術(shù)，制造了一臺保時捷356汽車發(fā)動機(jī)模型。模型的設(shè)計、零部件制造以及裝配過程在短時間內(nèi)就完成了，在制造過程中不同性能的3D打印樹脂材料讓設(shè)計者在制造時有了更加靈活、多樣的選擇。本期，我們將分享出這臺保時捷發(fā)動機(jī)模型的設(shè)計與制造過程。
3D打印的保時捷356發(fā)動機(jī)模型與真實(shí)發(fā)動機(jī)的比例為1:4。在制造時，設(shè)計者首先對保時捷356發(fā)動機(jī)進(jìn)行了拆分，并使用David Laser掃描儀對這些零部件逐一掃描。然后在掃描數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行三維建模，設(shè)計者用到的軟件是Rhino和Meshmixer。設(shè)計者根據(jù)自己在成本和精度方面的要求，最終選擇了Formlabs公司的Form 2 SLA 3D打印機(jī)及其配套的樹脂3D打印材料，進(jìn)行發(fā)動機(jī)模型零部件的制造。 發(fā)動機(jī)模型的制造中總共用到了三種不同的樹脂3D打印材料，其中那些在最終組裝中需要進(jìn)行微調(diào)和用螺絲連接的部件是由透明樹脂材料打印的，而發(fā)動機(jī)支架和皮帶是用彈性樹脂材料打印的。發(fā)動機(jī)模型中的支撐架所需的材料是鋁合金，設(shè)計者采用了3D打印熔模+鑄造的方式來制造該部件，鑄造用的母模是由鑄造專用的樹脂3D打印材料打印的，母模打印出來之后設(shè)計者將其提供給當(dāng)?shù)匾患诣T造工廠，進(jìn)行鋁合金支撐架的制造。
發(fā)動機(jī)模型總共包括250個零部件，設(shè)計者先后分了5個批次進(jìn)行3D打印，總共耗時45小時。打印完成之后還需要進(jìn)行零部件的后處理，包括去除3D打印過程中產(chǎn)生的支撐結(jié)構(gòu)，對零件中的微孔進(jìn)行精制，對打印件進(jìn)行打磨和噴漆。完成后處理之后，設(shè)計者花費(fèi)了4個小時完成了發(fā)動機(jī)的組裝。 保時捷汽車愛好者利用3D打印設(shè)備快速制造汽車發(fā)動機(jī)模型的經(jīng)驗，也可以為汽車制造企業(yè)的設(shè)計研發(fā)領(lǐng)域所借鑒。在汽車的研發(fā)工作中，設(shè)計師需要對新產(chǎn)品的設(shè)計方案進(jìn)行反復(fù)驗證，驗證過程中往往需要制造出新產(chǎn)品的原型。3D打印技術(shù)憑借在小批量制造中所具有的速度和成本優(yōu)勢，而成為產(chǎn)品快速原型制造的重要工具。國際上一些著名汽車制造企業(yè)在產(chǎn)品快速原型制造領(lǐng)域大量應(yīng)用了3D打印技術(shù)。例如，福特在全球設(shè)立了5個3D打印原型制造中心，每年制造超過2萬個零部件原型，寶馬的慕尼黑研究和創(chuàng)新中心，每年生產(chǎn)約2.5萬個3D打印零部件原型。
3D打印設(shè)備制造商和材料企業(yè)針對產(chǎn)品快速原型和小批量生產(chǎn)領(lǐng)域，開發(fā)了多樣化的打印材料。以制造保時捷發(fā)動機(jī)模型時所使用的樹脂3D打印材料為例，包括Carbon 3D、Formlabs、MadeSolid、MakerJuice、塑成科技在內(nèi)的許多3D打印企業(yè)或材料制造企業(yè)，針對臺式3D打印的光敏樹脂脆弱，容易折斷和開裂的問題，推出了更強(qiáng)硬、耐用的樹脂，有的樹脂材料可以對標(biāo)ABS塑料注塑件的性能，有些樹脂材料在強(qiáng)度和伸長率之間取得了一種平衡，使3D打印的原型產(chǎn)品擁有更好的抗沖擊性和強(qiáng)度。除了硬性樹脂，3D打印企業(yè)還推出了用于熔模鑄造的3D打印樹脂材料，以及制造鉸鏈和摩擦裝置所需要的柔性或彈性樹脂3D打印材料，可供制造用戶選擇的材料種類越來越豐富。
