采用FDM技術(shù)制作夾具和固定裝置
真正的挑戰(zhàn)
在產(chǎn)品研發(fā)流程中，快速建模已經(jīng)越來越廣泛地得到使用。在德國雷根斯堡寶馬汽車公司，F(xiàn)DM（熔融沉積建模）技術(shù)在車型原型設(shè)計(jì)過程中繼續(xù)扮演著重要角色。但是，除了原型制作以外，寶馬公司還把FDM應(yīng)用到了其他領(lǐng)域，其中包括直接數(shù)字化生產(chǎn)。
工廠的夾具及固定裝置部門采用Stratasys公司3D制作系統(tǒng)制作汽車裝配和測試的手動(dòng)工具。工程師崗特•施密德說：“寶馬公司已經(jīng)決定使用FDM工藝來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的打磨，彎曲等金屬切削制作方法。施密德和他的同事，工程師烏爾里希•埃德欽科已經(jīng)確認(rèn)了FDM工藝在費(fèi)用方面的優(yōu)勢，包括工程記錄、倉儲(chǔ)和生產(chǎn)成本等在內(nèi)的費(fèi)用都有了大幅降低。
對(duì)于裝配線上的手持設(shè)備來說，工程師們發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DM對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)具有更大的益處。施密德和埃德欽科兩位工程師通過使用FDM技術(shù)，制作出了符合人體工程學(xué)的裝配輔助工具，比傳統(tǒng)方法制作的工具性能更好。
解決方案
為了提高生產(chǎn)效率，讓工人工作更加舒適，提高設(shè)備的易用性和工藝可重復(fù)性，工廠采用了FDM技術(shù)來提高手持安裝設(shè)備的人體工程學(xué)符合度。FDM為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)提供了很多便利，提高了處理性能，降低了重量，改善了平衡度。施密德說：“我們制作的工具設(shè)計(jì)方案，一般沒法和加工件或鑄模件匹配。”舉例來說，通過使用稀疏填充構(gòu)建技術(shù)，寶馬公司減輕設(shè)備72%的重量。裝置內(nèi)部用骨架代替實(shí)心，重量減少了1.3千克（2.9磅）。施密德說：“這點(diǎn)重量可能不算什么，但是如果工人使用這個(gè)工具數(shù)百次，那就完全不一樣了。”
直接數(shù)字化生產(chǎn)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在性能方面的提升。由于附加工藝可以很輕松地制作出搖擺的有機(jī)形狀，工具設(shè)計(jì)人員可以在最大限度提高性能的同時(shí)提高操控性能。埃德欽科說：“分層FDM制造工藝十分適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制作，而使用傳統(tǒng)的金屬切削加工方法，難度會(huì)很大，費(fèi)用也會(huì)比較昂貴。”例如，一個(gè)連接保險(xiǎn)杠支架的工具，該工具包括一根曲管，可以把磁鐵放置在需要的位置。
夾具及固定裝置部門制作了一個(gè)簡單的流程圖，以確定何時(shí)需要使用FDM系統(tǒng)。指標(biāo)包括溫度、化學(xué)品接觸、精度和機(jī)械負(fù)荷。采用Stratasys公司的可以和聚酰胺（PA 6）相媲美的ABS材料，汽車的裝配件都符合指標(biāo)的要求。對(duì)于符合標(biāo)準(zhǔn)的配件，設(shè)計(jì)師會(huì)制作成相應(yīng)的裝備。
施密德和埃德欽科兩位工程師建議其他企業(yè)也嘗試使用快速原型制作技術(shù)。施密德說：“對(duì)于小批量生產(chǎn)部件來說，F(xiàn)DM是一種不可多得的制作工藝。”
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