Formlabs特种车辆定制化3D打印解决方案:已满足德国17支警察部队的定制化需求
随着增材制造(3D打印)技术的快速发展,越来越多的行业开始采用这一创新技术,而警用特种车辆的制造领域也不例外。增材制造不仅能够提高生产效率,还能显著提高部件设计的灵活性和精度,满足个性化和高性能的需求。特别是选择性激光烧结(SLS)技术在警用车辆领域的应用,已成为提高生产力和质量的关键所在。
1 满足德国17支警察部门需求的定制解决方案
在警用特种车辆的制造过程中,Mosolf公司通过采用SLS 3D打印技术,成功地将增材制造与传统制造工艺结合。Mosolf是一家生产警用特种车辆的企业,其主要客户包括德国各大警察部门。随着定制化需求的日益增加,Mosolf逐渐认识到传统的制造工艺已无法满足快速响应和高度定制化的需求。于是,3D打印技术成为其解决这一挑战的关键工具。
Mosolf公司表示:“我们现在已经能够通过3D打印生产约5000个部件,每辆车至少包含三个或更多的增材制造部件。”这一技术的应用不仅帮助Mosolf提高了生产效率,还使其能够在保证高精度和高质量的同时,缩短了生产周期。
该团队使用熔融沉积成型 (FDM) 3D 打印技术生产部件,这在当时是符合他们需求的技术,但很快就遇到了瓶颈。FDM 很难扩展到足够大的产量来满足订单需求,而且部件本身质量无法达到工业级水平。
逻辑上来说,下一步则应该采用 SLS 3D 打印技术,但由于该解决方案的起价约为 20 万欧元,小型企业无力负担,直到 Formlabs Fuse 系列问世。
“SLS 打印是 MOSOLF 的理想选择,因为该技术可提供出色质量、高精度、高材料性能,并且可以同时生产多个部件。整个系统经济实惠,”Formlabs 合作伙伴 3D-WERK Black Forest GmbH 的CEO兼创始人 Gerhard Duda 表示,他从一开始就与 MOSOLF 团队合作,为他们的应用寻找解决方案。
Busam 补充说:“Fuse 生态圈是我们的选择,因为它在操作和工作流程方面易于管理。”
2 利用 SLS 3D 打印技术在 24 小时内定制成品部件
与注射成型、热压成型或钣金成型等传统的大规模生产工艺相比,增材制造的优势在于它可以生产定制或小批量成品部件,而无需使用昂贵的模具。
MOSOLF 的原型制造、设计和技术构思负责人 Tiberiu Morariu 说:“我们将 SLS 技术,特别是 Fuse 1+ 30W 用于制造不同的部件,从小巧、简单的设计到安装在车辆上的复杂控制台。我们一直在广泛使用这项技术,Fuse 满足了我们大约 80% 的需求。”
“各州、各警察局的要求各不相同。使用 3D 打印技术可以更轻松地实现这些要求。可以根据不同的车辆快速重新设计。如果车辆相同,那么外形会保持不变,但随后安装在车辆上的系统却大不相同,”Morariu 说。
这种简单的适应性大大加快了原型制造和生产的速度,特别是原型和成品使用部件都可以使用同一台设备生产。
Morariu 说:“对于设计师而言,如果我今天构思了一个创意,将其绘制出来,在第二天就能拿到实物并加以观察,那么这简直太棒了。”
除了耐用性,汽车应用重要的标准之一是耐热性。对于 FDM 材料,无法使用 PLA,因为其在 0.45MPa 时的热变形温度 (HDT) 只有 50ºC 左右。ABS 在 0.45MPa 时的 HDT 为 90ºC,虽然略有提高,但仍处于或低于许多应用的需要。Formlabs Nylon 12 Powder 在 0.45MPa 时的 HDT 为 171°C,耐热性大大提高,这意味着当夏天汽车在停车场升温时,诸如收音机支架等功能性部件不会出现故障。
在一些情况下,某些车辆会被租借给警察或紧急部队,使用期满后再出售给普通群众或其他部门。为此,MOSOLF 的团队必须在不损坏或改变物品的情况下对这些车辆进行改装,以便在其使用寿命结束时易于恢复原状。增材制造也有助于简化这一工作,该团队不需要改装现有部件,而是用 3D 打印部件替换,之后再进行更换。
在 SLS 3D 打印技术取得成功的基础上,MOSOLF 和 3D-WERK 的团队目前正在评估如何利用其他材料和其他打印机来替换特种车辆中的更多部件。
MOSOLF 总经理 Michael Ringwald 说:“在增材制造领域深耕数年之后,我现在仍然会惊讶于我们自己设计、打印的产品,这些产品具有 3D 打印提供的所有功能和可能性。”