950129 BMW应用FDM在快速制造领域_2007-09-17-08-48-24-593

1、当BMW汽车遇上FDM技术编译者普立得科技黄至明 HYPERLINK mailto:randy3.tw randy3.tw前言根据专家预估，未来5年内，一辆汽车的电子装置成本将占整车成本的25%以上，对我国以IC半导体为优势而言是全新商机。据拓朴产业研究所统计，2004年，一辆新车仅装配1,518美元的电子产品，到2008年预估将有1,882美元，年复合成长率达到5.5%。以汽车产量来看，2004到2008年全球汽车生产量分别为6,021万、6,171万、6,376万、6,621万、6,779万台；而每台汽车的电子支出部份则分别为：1,518、1,652、1,750、1,820、1,882美元

2、。2004年全球车用电子市场已达1,224.61亿美元，约为笔记型计算机的两倍，占整个半导体产业的八成。汽车电子零件开发过程，主要因为汽车款式众多，加上客户喜欢与众不同，面临的问题在于产品具有少量多样的特性，所以在开发的过程当中，需要多次设计变更来追求最佳化设计，也因此需要快速的模型确认与组装确认，甚至要到环境严苛（温度湿度等）的实车上进行组装测试。研发人员如果都是采用委外制作模型，时间上会造成相当程度延缓，也会让研发人员因为不方便而减少设计变更，甚至造成模具上的修改，其时间成本与人力成本损失甚重。所以一台符合需求的办公室型工程材料快速原型系统是所有汽车制造厂与汽车零件供货商梦寐以求的解决方案

3、。关于BMW集团2005年，BMW集团（含BMW、MINI及Rolls-Royce品牌）在北美、欧洲及亚洲等全球各地的销售可说是捷报频传，全年度共售出1,328,000辆，成长率高达9.9%；其中，BMW品牌更以1,126,800辆、10.1%的超高成长率，不仅刷新BMW史上的销售纪录，同时开创了高级车品牌的全新境界。BMW集团董事会主席荷曼.潘基博士（Dr.HelmutPanke）表示：2006年BMW集团势将拥有进一步成长的潜力，我们将持续推出创新、卓越的产品，期待能于2006年再创销售新高！以如此亮眼的销售数字观之，BMW集团已经成为目前世界上最成功的高级汽车车厂。2005年，BMW集团

4、的销售成长率不仅远高于汽车市场平均成长率，并且较竞争对手成长更为迅速，而BMW的核心车款一BMW3系列、5系列及大7系列皆在各自级距中独占鳌头。向来执中小型高级运动房车牛耳的BMW3系列，自2005年3月发表第五代车型（E90）以来，全球热卖超过229,900辆，再度卫冕同级距中最畅销车款宝座！在深受消费者青睐之外，来自于全球专业媒体的关注也同样令人振奋。全新BMW3系列甫获得美国专业汽车杂志CarandDriverMagazine评鉴为2006年十大好车，创下车坛前所未见、连续15年获奖的空前纪录！不仅于此，全新BMW330i也被美国科技信息类第一大网站CNET票选为2005年10大科技卓越

5、车款，其铝镁合金轻量化引擎、六速手自排变速箱、免钥匙芯片控制系统、主动式转向头灯及两段式尾灯煞车力道显示系统，皆展现出领先车坛的超高科技水准，说明了BMW集团长久在科技研发上的坚持与溢注倍受肯定。有鉴于全球的销售佳绩与媒体好评,BMW原厂现在更推出搭载2.5升六缸引擎、最高可输出177匹马力的323i，让3系列的产品线更趋于丰富完整，也让消费者在此级距中拥有更多元化的动力选择！关于Stratasys公司位于美国明尼苏达洲，明尼阿波里斯市的Stratasys公司，是办公室型的工程材料快速原型系统FDM系列以及桌上型ABS立体打印系统Dimension系列的生产制造商。根据快速原型产业权威报告Wo

6、hlersReport200的5资料显示，2004年内全球新安装的快速原型系统中有36%是由Stratasys公司所生产制造，比例远高于任何其它厂牌，使它成为机台市占率的领导者。Stratasys公司具有专利的快速成型制程技术称为FusedDepositionModeling(FDM)，即融熔挤制沈积成型技术。该技术是利用3DCAD档案资料，运用ABS塑料，Polycarbonate，PPSF以及PC-ABS等材质，在研究与开发的过程中，快速地制作出实体模型以利进行塑形，装配，以及功能性测试。该公司目前掌握了175项已核准与申请中的快速原型技术专利。Stratasys公司所制造生产的办公室型工

7、程材料快速原型系统，已经广泛地应用在航天工业，国防工业，汽车产业，医疗产业，教育训练，电子产业以及消费性产品制造业等等。该公司的这些快速原型系统也可以应用在快速制造以及快速模具应用等领域。如需更多关于该公司的信息，欢迎浏览.otwStratasys公司可让工程师使用各种高性能的工程材料，进行具有高度复杂的几何形状模型制作。FDM的模型并不会产生翘曲，收缩，或是吸收湿气。就在工作计算机旁或是网络芳邻上，使用办公室型的工程材料快速原型系统不涉及有危险的材料或是化学反应的生成物，也不需要修建特殊场所或是建立排放设备。新一代的Vantage系列机种的T-Class平台，具有下列特性：强悍、快速、精准、

8、可容易升级。现在，您可以在性能已经被市场肯定的StratasysT-Class平台上建构模型，并且轻松地在Vintage系统上设定所需要的办公室快速原型的精准性能。无论是它的高度性能工程材料，更快的输出速度或是超大的成型空间，VantageT-Class平台系统给您更多的弹性选择，让您的快速原型投资更有保障。系统可以设定的范围，从入门型机种Vantagei,豪华型机种Vantagex，接着是尊贵型机种Vantages到旗舰型机种Vantagese。这台精致的办公室型工程材料快速原型系统，拥有可以满足设计团队对于工程材料与精准特征的需求，已经开始在市场上运作。该系统的特征有：1.建构材料：您可以

9、轻松地设定一台Vantage系统，利用工程材料制作耐用的原型。您可以选用ABS材料为基底的ABS、ABSi、PC-ABS或是PC材料为基底的PC、PC-ISO、PC-ABS材料，也可以采用两种材料切换的模式。2.建构尺寸：Vantage系统提供两种成型尺寸供您选择，从14X10X10到16X14X16。较大的成型空间能让您工作更有效率。3.建构速度：崭新的增进功能不但大幅缩短模型建构时间，系统环境更加稳定。适合办公室使用的热塑性材料，让您可以单一步骤成型，完全不用硬化、烘干、渗透等后处理。4.建构容量：您可以选择一组成型材料与支撑材料匣模式，或是扩充成增加一组备份用材料匣以及便利的自动换料系统

10、的模式。可用层厚为0.125、0.178、0.254mm三种。图使用T-class平台的Vantage系统。VantageiVantageXVantageSVantageSE配置规划2211w/ABSw/PCXaXp成型空间355x254x254355x254x254mm355x254x254406x355x406mm(14x10 x10inch)mmmm(14x10 x10inch)(14x10 x10(16x14x16inch)inch)使用材料ABSPCABSPCABSABSABSiPC-ABSABSiABSiPC-ABSPC-ISOPCPCPC-ABSPC-ABSPC-ISOPC-IS

11、O可用切层厚度所有材料0.254mm(.010”)0.178mm(.007”)0.254mm(.010”)0.178mm(.007”)0.254mm(.010”)0.178mm(.007”)0.254mm(.010”)0.178mm(.007”)ABS,ABSi,PC-ABS0.127mm(.005”)0.127mm(.005”)0.127mm(.005”)0.127mm(.005”)材料供应容量位置1Model1Support1Model1Support1Model1Support2Model2Support成型速度VantageiVantageiTIenabledTIenabled表给您更

12、多的弹性配置选择的VantageT-Class平台系统，系统可以升级。Vantage系统提供数种工程材料公客户选用，主要有ABS与PC两大类，简单说明特性与状况：ABS:所有的FDM系列产品都提供ABS作为材料选项，而接近90%的FDM原型都是由这种材料制造。使用者报告说ABS的原型可以达到射出ABS成型强度约70-80%。而其它属性，例如耐热性与抗化学性，也是近乎或是相当于射出成型的原型，其耐热度为摄氏93.3-104度。这让ABS成为功能性测试应用的广泛使用材料。关于颜色方面，ABS提供七种材料颜色，包含白色，黑色，红色，黄色，绿色，蓝色与铁灰色。如果有特殊颜色需求，需要另外订购。所有成型

13、材料以及支撑材料全部采用具有芯片记忆的卡匣包装，让材料的保存、运送、储存、供给都十分便利、清洁、简易。ABSi:ABSi是具有半透明外观或透明略带红色以及琥珀色的FDM材料，该材质比ABS多了二种特性：具有半透明度以及较高的耐撞击力，所以命名为ABSi，i即代表impact。目前大部分ABSi的使用者为汽车设计业者，主要的应用在汽车业制作汽车尾灯原型及其它需要能够让光线穿透的零件。Polycarbonate(PC)聚碳酸酯：可以在支持FDM技术的T-Class平台的Vantage系列机种以及Titan机种上使用的一种新式RP材料-polycarbonate-目前的使用量正在快速成长。增加强度的

14、polycarbonate比ABS材料生产的原型更禁得起力量与负载，适合需要耐高度冲击的产品功能性测试，例如棘轮机构、果汁机、电动工具、汽车零件等等。悬挂的PC材料板强度可以抵挡一定距离的子弹冲击。许多使用者相信该材料生产的原型可以达到并超过射出ABS成型的强度特性，其耐热度为摄氏125-145度。目前种类则有白色的PC材料与PC-ISO材料。白色与半透明的PC-ISO材料符合ISO10993-1与USPClassVI标准，可经过Y辐射或氧化乙烯(EtO)消毒，应用在医疗器材方面。PGABSPC-ABS材料是一种由polycarbonate(PC)以及ABS塑料的混合物。尽管混合物材料技术已经

15、广泛地使用在于制造现今的塑料产品，但是尚未使用于快速原型技术。制造业者之所以选择PC-ABS材料作为产品材料，是因为它结合了PC的强度以及ABS的韧性。有了新的材料，PC-ABS材质产品的制造商就具有优势，可以使用如同他们最终产品的相同材料进行模型制作。如此一来，便可以让他们增进预测使用PC与ABS混合物材料的最终产品的机械性质。该混合物材料的引进采用在很早就受到快速原型产业观察员的期待，而且它更是特别受到玩具以及电子产业制造商的殷殷期盼。该混合物材料明显地强于ABS,而且细致特征与Stratasys的ABS成型材料非常相似。该项新式材料完全兼容于该公司的WaterWorks水溶性支撑材料技术

16、，该技术可以容许用户不用动手就能移除支撑，以利缩短整个模型制造程序。由于水溶性支撑材料，PC-ABS材料可以具有绝佳细致特征，天马行空设计，以及一体成型组装等优势。应用案例-BMW集团BMW集团在德国Regensburg的工厂，是德国最成功的汽车工厂之一，于2002年2月导入FDM3000ABS快速原型系统，这是前一代的FDM主力系统。Regensburg的工厂主要生产BMW3系列的车款，为了满足工作上的需求，他们须要一台精度良好、容易操作的办公室型工程材料快速原型系统。在MunichFIZ工厂的研究发展中心，他们已经使用雷射烧结粉末与雷射烧结粉末的快速原型系统，但是仍然在积极寻找更方便的解决

17、方案，他们也曾经评估过紫外光照射树脂的系统以及胶水黏结粉末的系统，经过试用之后，但是都无法满足他们的需求，直到FDM的销售团队再度提到新一代的办公室型工程材料快速原型系统Vantage的TRADE-IN计画。依据双方会议讨论，得出需求目标条件与考量基础，表示如果可以达到需求目标与考量基础，就可以计划全面导入。需求目标如下：针对人体工学应用方面的改善。整体结构的创造性。快速原型的材料特性需要接近工程材料。能够降低制作草模的成本。能够降低库存成本费用。能够降低生产成本费用。使用FDM技术的考量基础如下：设备是否符合环保问题以及工作温度情形?操作过程是否接触并使用挥发性化学物质进行化学变化?模型是否

18、长期精准不变形，不受环境温湿度影响?模型是否能够承受硬力?客户承蹃说，如果能满足所有需求，他们将全面导入FDM技术。于是FDM的销售团队与客户的评估小组开始针对数个项目开始实作评估。实作评估案例1-Emblem图FDMPC材质制作的汽车零件原型。图FDM原型组装相关配件。图FDM原型进行实车测试之丨。图FDM原型进行实车测试之丨。实作评估案例2CubingDevice图FDM车灯原型图FDM车灯原型进行M3系列组车测试之丨。图FDM车灯原型进行M3系列组车测试之丨。图FDM车灯原型进行M3系列组车测试之丨。实作评估案例3-HeadLampTestEquipment图FDM原型制作M3系列的头灯测试设备。图头灯测试设备进行M3系列实车检测。图头灯测试设备进行M3系列实车检测。实作评估案例