案例:本田设计更轻的汽车发动机3D打印金属曲轴 

2020-03-18 09:56 发布

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2016年,日本汽车制造商本田向我们展示了其小型多功能车Micro Commuter,其设计在某种程度上要归功于3D打印:4年后,该公司通过展示以金属3D打印的曲轴来加大减去汽车的重量。与Autodesk合作创建的组件的设计已经过完全重新设计,以减少最终零件的重量和燃油消耗。曲轴是汽车发动机的重要组成部分,需要强度和耐用性,通常使用锻造等传统制造方法由钢制成。但是,增材制造很可能带来更多的减轻,这是希望减少对环境影响的汽车制造商所追求的。目前,本田仅展示了一个功能原型:扩大规模和批量生产将是最终目标。
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多年来,制造商一直以相同的方式设计曲轴,以使其满足较高的要求:抵抗燃烧压力甚至保持旋转平衡。本田多年来一直使用增材制造技术来减轻不同零件(安全带支架,发动机控制单元,摩托车车架)的重量,希望重复这种设计方法:为什么不印刷3D曲轴并提供重量减轻30%的零件?因此,他拜访了以其众多3D建模解决方案(例如AutoCAD,Fusion 360甚至Netfabb)而闻名的Autodesk公司。本田R&D的机械和流体机械设计师Hirosumi Todaka补充道:“需要一种使用生成设计和增材制造等方法的新方法。我们必须摆脱偏见,以崭新的眼光看待事物。这就是为什么我们为自己设定了一个雄心勃勃的目标的原因,即设计出比现有车型轻30%的曲轴。”

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建模后的曲轴的渲染(图片来源:本田R&D)

得益于Fusion 360和Netfabb提供的生成设计解决方案,Autodesk能够为曲轴提出几种可能的迭代方案。所有这些都建立在受自然启发的有机结构上。一旦本田选择了他们最喜欢的设计,团队便被派往英格兰的欧特克技术中心,以进一步了解生成设计和增材制造的可能性。届会将有可能进一步完善设计并提出改进的原型。

最后,根据本田车队的说法,3D打印原型的重量减轻了50%。他们声称,他们永远不可能通过传统的制造方法获得这样的组件。我们不知道使用了哪种金属3d打印技术或哪种材料,但是结果在那里:3D打印和生成设计使生产更高效的零件成为可能。当然,它必须经过测试:目前,Autodesk仍必须改进设计,以使3D打印的曲轴更加高效。

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最终原型(照片来源:Autodesk / Honda)

户田博纯总结说:“ 尽管有些人仍然对这种新形式有所保留,但它对技术的关注还是值得的。尽管还有很多工作要做,但我们现在可以看到实现目标的道路。将来,我希望使用生成设计创建的创新产品成为常态。”
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