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PIXg將金屬3D打印與模具設(shè)計(jì)相結(jié)合以提高汽車生產(chǎn)效率

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自動(dòng)駕駛汽車制造商PIX Moving將金屬3D打印與受模具啟發(fā)的生成設(shè)計(jì)相結(jié)合，以提高汽車生產(chǎn)效率。該公司的“ C-ZONE 01”端到端數(shù)字制造工廠利用大幅面DED 3D打印形式的電弧增材制造（WAAM）生產(chǎn)其PIXBOT和PIXLOOP自動(dòng)駕駛汽車底盤模型。根據(jù)PIX的說法，拓?fù)鋬?yōu)化和3D打印的使用已使制造成本降低了60％，交貨時(shí)間減少了約75％。

PIX發(fā)言人表示：“我們相信我們所做的工作正在為汽車行業(yè)的范式轉(zhuǎn)變做出貢獻(xiàn)。借助新的工具和愿景，我們可以重建汽車的制造和移動(dòng)性。”

PIX設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)駕駛汽車底盤產(chǎn)品，例如PIXLOOP。圖片來自PIX。

粘液模制算法

PIX首次采用WAAM 3D打印技術(shù)是在2019年，當(dāng)時(shí)該公司為其第一個(gè)自動(dòng)駕駛汽車底盤制作了原型。主要挑戰(zhàn)是將WAAM約束條件納入生成的設(shè)計(jì)工作流程中，該公司嘗試使用現(xiàn)成的工具（例如Autodesk Generative Design，PTC Frustum和Altair Inspire）進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。盡管這些程序?qū)τ诔Ｒ?guī)制造技術(shù)甚至PBF 3D打印都非常有效，但事實(shí)證明WAAM需要更嚴(yán)格的參數(shù)集。

為了克服這個(gè)問題，PIX工程師親自設(shè)計(jì)了自己的生成設(shè)計(jì)算法，他們將其稱為“粘液模制算法”。該算法從皮氏培養(yǎng)皿中的粘液模具的尋路能力中汲取了靈感，該算法使該公司能夠在考慮到WAAM 3D打印約束的情況下自動(dòng)對(duì)其底盤原型進(jìn)行建模。

使用生成設(shè)計(jì)進(jìn)行3D打印機(jī)箱結(jié)構(gòu)

該工具創(chuàng)建的每個(gè)設(shè)計(jì)迭代都經(jīng)過靜態(tài)有限元分析（FEA），在該分析中，通過模擬應(yīng)力和變形來評(píng)估結(jié)構(gòu)的性能。然后，由人類設(shè)計(jì)師執(zhí)行“修飾”，并根據(jù)WAAM的嚴(yán)格約束條件進(jìn)一步優(yōu)化基本模型。最終要由設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)完整性和重量之間取得平衡，因?yàn)闇p少材料消耗往往會(huì)增加零件變形的風(fēng)險(xiǎn)。

直到今天，這種以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的3D打印工作流程仍包含PIX的大部分生產(chǎn)過程。該公司現(xiàn)在的目標(biāo)是通過WAAM大批量地實(shí)現(xiàn)下一代自動(dòng)駕駛汽車底盤結(jié)構(gòu)的3D打印，該結(jié)構(gòu)具有顯著的零件合并，顯著的重量減輕和最小的交貨時(shí)間。

PIX的計(jì)算設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)寫道：“這是革新汽車制造的必要條件，自從大約100年前福特首次引入裝配線以來，汽車制造并沒有發(fā)生太大變化。”

PIX專門設(shè)計(jì)的底盤結(jié)構(gòu)。圖片來自PIX。

生成設(shè)計(jì)和拓?fù)鋬?yōu)化是增材制造設(shè)計(jì)（DfAM）的主要部分，其用途不僅限于汽車領(lǐng)域。在體育用品行業(yè)，3D打印服務(wù)提供商ADDIT·ION以前使用生成設(shè)計(jì)來3D打印一組拓?fù)鋬?yōu)化的滑雪板綁定。與運(yùn)動(dòng)公司Nidecker Group合作開發(fā)的綁帶可提供最大的剛度，并具有最小的質(zhì)量。

在其他地方，3D打印機(jī)OEM Stratasys最近宣布與工程軟件開發(fā)商nTopology建立合作伙伴關(guān)系，以簡化夾具，固定裝置和其他工具的DfAM流程。具體來說，合作伙伴將從FDM裝配夾具生成器開始，共同為用戶開發(fā)一系列可訪問的，可定制的DfAM程序。