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BMW_採用FDM技術製造夾具和治具

 

“作為少數零件的替代製造方法,FDM 越來越重要。”

Günter Schmid,BMW

 

 

 

 

BMW 的直接數位製造

採用FDM 製造夾具和治具

 

真正的挑戰

快速原型製作已然成為產品開發流程中的實踐標準。在德國雷根斯堡的BMW 公司工廠,FDM (fused deposition modeling)仍是車輛設計原型製作流程的重要組成部分。

但在原型製作之外,BMW 還將FDM 應用擴展到其他領域和職能部門,包括直接數位製造。

該工廠的夾具和治具部門採用Stratasys 3D 列印系統來製作汽車裝配和測試的手工具。 據工程師Günter Schmid 介紹,「BMW 已決定將FDM 工藝作為銑削、車削和鑽孔等傳統金屬切割製造的替代方法。 」Schmid 和工程師同事Ulrich Eidenschink 已證明此項工藝具有經濟上的優勢,比如可降低工程建模、倉儲和製造方面的成本。

對於裝配線上使用的手持設備,工程師們發現,FDM 的設計自由性還提供了更大的優勢。

消除限制因素後,Schmid 和Eidenschink 採用FDM 方法來製造符合人體工學設計的裝配輔助裝置,其性能遠勝於傳統方法制造的工具。


方法 成本 交付週期
傳統CNC加工(鋁) $420 18天
Fortus系統(ABS-M30熱塑性材料) $176 1.5天
節省 $244(58%) 16.5天(92%)

 

真正的解決方案

為改善生產效率、工人舒適度、易用性和工藝重複性,該工廠採用FDM 來強化手持裝配設備的人體工學設計。FDM 的設計自由性使得工程師可以製作出操作性、重量和平衡性大幅改善的構型。Schmid 表示,「我們的工具設計通常比不上機器加工零件和模制零件。 」舉個例子,BMW 採用稀疏填充製作技術,使設備重量減輕了72%。 用內筋替換實心,使設備重量減少了1.3 kg (2.9 lbs)。 「雖然看起來不是很多,但是當工人每班使用數百次工具時,將會有很大的不同。 」Schmid 如是說。

直接數位製造的另一個優點是功能改進。 鑒於積層製造工藝可以輕鬆產生延展流動的有機形狀,工具設計師可在最大限度提高性能的同時改善握持特性。 「分層式FDM 製造工藝非常適合生產結構複雜的工具,對於這種工具來說,如果採用傳統的金屬切割工藝生產,不僅非常困難,而且成本很高。 」Eidenschink 如是說。 例如,某種用於安裝緩衝器支架的工具,其特點是具有繞障礙物彎曲的曲管,可將夾具磁體準確放置在需要的地方。

夾具和治具部門已經制定了簡單的流程圖,用來確定何時要採用FDM 技術。 標準是依據溫度、化學品暴露、精度和機械負載而定。 使用Stratasys ABS 材料時許多車輛裝配工具都能達到上述標準,因為工程師發現其性能堪比聚醯胺材料(PA 6)。 對於符合標準的工具,設計師可以創造出包含積層製造技術所有優點的設備。

Schmid 和Eidenschink 認為,如果不在產品開發中採用快速原型製作技術,將沒有企業能負擔得起。 但他們還是看到了眾多的可能性。 「作為少數零件的替代製造方法,FDM 越來越重要。 」Schmid 說道。

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