增材制造在汽车中的应用

        虽然已在航空应用领域黯然失色，但3D打印的模具，却在汽车制造中找到了用武之地。         早于2015年的JEC World展会中，一副3D打印的大型复合材料铺层模具吸引了众多眼球的关注。它由隶属于法国南布列塔尼大学的Plateau复合材料技术中心开发，目标是尽可能快地创造出部件。这副3D打印的模具，组合了增材制造(简称“AM”)、机器人自动化纤维铺放(简称“AFP”)和其他一些加工技术。这一概念压缩了部件的设计、工装的制造、机器人的编程和部件的铺层等总体时间。
        该大学教授Yves Grohens介绍说：其团队与标致雪铁龙公司就208示范车型的车顶部件展开了合作。参与合作的伙伴包括：
➤ 机器人系统供应商Coriolis复合材料技术公司;
➤ SMM公司，该公司采用增材技术来制造工装。
        这一想法源于stl、igs或其他源文件格式的CAD虚拟部件，它与3D打印机器和自动化的带材铺放编程相兼容。采用部件的CAD文件，模具的设计和形状即被开发出来。接着，SMM公司着手对其进行打印。在SMM公司的大型Fortus 900 FDM机器上，模具被打印出来。与此同时，Coriolis公司开发出了适合的部件铺层和AFP机器路径规划。
        由Stratasys公司提供的Fortus 900 FDM增材制造设备，拥有大约1m3的有效构建空间，总的构建时间大约是100h。Stratasys公司为该打印提供了聚碳酸酯粉末，虽然无纤维增强，但仍然实现了足够的刚性和热稳定性。Grohens说：虽然这一示范工装采用的是聚碳酸酯，但对于实际生产而言，可以采用聚醚酰亚胺(PEI)Ultem材料来制造，以满足180℃的更高固化温度和更高压力应用需求。针对这款示范模具，实际的固化温度被限制在140℃。打印完成后的模具重量是14kg，无需对其进行任何类型的处理。然后，立即将模具放到Coriolis机器人头部的下方，采用6.5mm宽的碳纤维/环氧预浸带进行部件铺层。         Grohens介绍说：这种“一天即可完成的铺层工艺”，第一次取得了成功，这是因为：模具构造、部件设计和机器人加工等，是在同样的数字空间中同时被开发出来。如果采用机加工的金属模具，要求对部件进行试制，以确保正确的铺层，这一过程至少要花费两个月的时间。虽然未经处理的模具没有对部件的铺层和固化带来麻烦，但模具表面有点粗糙。所以，在后来打印的模具表面上，采用了一种环氧涂层进行处理，从而减少了粗糙度，提供了更好的表面效果。