在航空應(yīng)用領(lǐng)域黯然褪色的3D打印的模具，在汽車制造中又找到了新的用武之地。
早于2015年的JECWorld展會(huì)中，一副3D打印的大型復(fù)合材料鋪層模具吸引了眾多眼球的關(guān)注。它由隸屬于法國南布列塔尼大學(xué)的Plateau復(fù)合材料技術(shù)中心開發(fā)，目標(biāo)是盡可能快地創(chuàng)造出部件。這副3D打印的模具，組合了增材制造(簡稱“AM”)、機(jī)器人自動(dòng)化纖維鋪放(簡稱“AFP”)和其他一些加工技術(shù)。這一概念壓縮了部件的設(shè)計(jì)、工裝的制造、機(jī)器人的編程和部件的鋪層等總體時(shí)間。
該大學(xué)教授YvesGrohens介紹說：其團(tuán)隊(duì)與標(biāo)致雪鐵龍公司就208示范車型的車頂部件展開了合作。參與合作的伙伴包括：
?機(jī)器人系統(tǒng)供應(yīng)商Coriolis復(fù)合材料技術(shù)公司;
?SMM公司，該公司采用增材技術(shù)來制造工裝。
這一想法源于stl、igs或其他源文件格式的CAD虛擬部件，它與3D打印機(jī)器和自動(dòng)化的帶材鋪放編程相兼容。采用部件的CAD文件，模具的設(shè)計(jì)和形狀即被開發(fā)出來。接著，SMM公司著手對(duì)其進(jìn)行打印。在SMM公司的大型Fortus900FDM機(jī)器上，模具被打印出來。與此同時(shí)，Coriolis公司開發(fā)出了適合的部件鋪層和AFP機(jī)器路徑規(guī)劃。
由Stratasys公司提供的Fortus900FDM增材制造設(shè)備，擁有大約1m3的有效構(gòu)建空間，總的構(gòu)建時(shí)間大約是100h。Stratasys公司為該打印提供了聚碳酸酯粉末，雖然無纖維增強(qiáng)，但仍然實(shí)現(xiàn)了足夠的剛性和熱穩(wěn)定性。Grohens說：雖然這一示范工裝采用的是聚碳酸酯，但對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)而言，可以采用聚醚酰亞胺(PEI)Ultem材料來制造，以滿足180℃的更高固化溫度和更高壓力應(yīng)用需求。針對(duì)這款示范模具，實(shí)際的固化溫度被限制在140℃。打印完成后的模具重量是14kg，無需對(duì)其進(jìn)行任何類型的處理。然后，立即將模具放到Coriolis機(jī)器人頭部的下方，采用6.5mm寬的碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸帶進(jìn)行部件鋪層。
Grohens介紹說：這種“一天即可完成的鋪層工藝”，第一次取得了成功，這是因?yàn)椋耗＞邩?gòu)造、部件設(shè)計(jì)和機(jī)器人加工等，是在同樣的數(shù)字空間中同時(shí)被開發(fā)出來。如果采用機(jī)加工的金屬模具，要求對(duì)部件進(jìn)行試制，以確保正確的鋪層，這一過程至少要花費(fèi)兩個(gè)月的時(shí)間。雖然未經(jīng)處理的模具沒有對(duì)部件的鋪層和固化帶來麻煩，但模具表面有點(diǎn)粗糙。所以，在后來打印的模具表面上，采用了一種環(huán)氧涂層進(jìn)行處理，從而減少了粗糙度，提供了更好的表面效果。
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