現在,通過使用3D Systems的增材製造技術,我們可以更快地與研發部門合作,利用結構的一小部分來確定形狀或結構,然後測試我們的原型的安全性、噪音和其他參數
韓泰輪胎與技術公司(Hankook Tire & Technology)不僅僅是一家輪胎製造商。這家總部位於首爾的公司專注於自動化和技術,以實現“未來駕駛創新者”(Future Driving Innovator),將電動汽車置於其業務的中心。
最近,韓泰需要為其i-Flex非充氣輪胎(NPT)迭代多種具有複雜幾何形狀的塑料和彈性設計,快速和經濟有效地推動創新,該輪胎最終將成為韓泰備受矚目的HPS-Cell自動移動平台的關鍵部件。
通過利用3D Systems的高精度Figure 4 3D列印機和選擇性激光燒結SLS增材製造技術,韓泰的設計工作室能夠快速迭代NPT非充氣輪胎i-Flex的設計,並在設計和測試團隊之間共享生產級部件,同時降低成本。
所面臨的挑戰-在降低成本的同時,加快多材料、複雜輪胎和車輪的設計和測試
韓泰輪胎與技術公司認為,未來的自動駕駛汽車解決方案需要新一代的輪胎,這種輪胎需要將最少的維護與最大的安全性和舒適度結合起來。由於非充氣輪胎NPTs維護成本低、安全性高,因此註定要應用於該領域,但開發一種滿足所有這些條件的非充氣輪胎是一項複雜而昂貴的設計挑戰。
韓泰的設計師們認為,模仿生物組織的仿生學設計可以為非充氣輪胎提供內部支持,但由於可能的細胞結構設計數量幾乎是無限的,韓泰的設計工作室需要一種快速評估部分部件和縮放完整模型的方法。
新輪胎的傳統原型製作方法通常從2D草圖開始,過渡到3D CAD設計,然後通過熟練的機械師將其轉化為鋁模具。整個過程成本太高,速度太慢,每次迭代可能要花費幾週或幾個月的時間。
此外,非充氣輪胎(NPT)的仿生支撐“輻條”矩陣由於其複雜的中空、相互連接的結構,甚至難倒了最有能力的加工站。在探索了快速成型和小批量生產的增材製造系統後,韓泰選擇了3D Systems的Figure 4技術平台列印塑料支撐結構和橡膠胎面。
韓泰還向3D Systems的合作夥伴CP Tech尋求選擇性激光燒結(SLS),以實現金屬輪胎結構和鉸鏈的概念,這促進了他們i-Flex非充氣輪胎原型的開發。正如韓泰設計師喜歡說的那樣,這就是移動的未來。
解決方案|➀ 非充氣輪胎i-Flex輻條結構
韓泰的非充氣輪胎包括用於內部支撐的複雜仿生塑料基體、橡膠外部輪胎胎面、執行輪胎邊緣部分支撐功能的金屬部件以及自動駕駛汽車所需的附加功能。在塑料中加工這些中空結構幾乎是不可能的。
韓泰輪胎與技術設計創新工作室設計師Hee Sung Jang表示:“對我們來說,由於3D Systems的增材製造技術,我們可以設計或製造任何我們想要或想像得到的東西。這項技術可以消除製造的限制,這對我們來說真的很好。傳統的產品設計,例如建築和加工,有很多的限制。機床有其局限性。增材製造沒有這些限制。“
使用Figure 4 3D列印機,韓泰設計師能夠使用Figure 4 PRO-BLK 10塑料及其類似熱塑性塑料的機械性能快速迭代不同的支撐矩陣。韓泰設計工作室的團隊可以迅速將不同仿生矩陣的3D設計轉化為保持相同細胞間距的部分或比例原型,這對下游測試至關重要,同時還可以限制開發成本。通過使用包含全尺寸細胞結構的部分部件,Design Studio的設計師可以在進行整個輪胎裝配之前,通過物理測試快速測量候選設計的相對強度。
解決方案|➁ 部分輪胎噪聲控制測試
輪胎,包括非充氣輪胎,需要安全耐用,但它們也需要美觀和聲學上的愉悅。簡而言之,人們不會買難看的輪胎,也不會買噪音大的輪胎。在開發出非充氣輪胎支撐矩陣後,韓泰設計工作室的設計師能夠使用Figure 4 RUBBER-65A BLK彈性材料開發部分和按比例縮小的胎面設計。
Rosa Youn提到:“通過使用這些材料和部分部件,我們可以評估部件的噪音和安全性。測試系統將空氣或水送入通道或槽中,我們通過測量噪聲來了解結構是否正確。在未來,用半透明的Figure 4材料建造這些胎面將使這一過程更加容易,使工程師可以看到流體如何沿著胎面凹槽流動,這是在惡劣天氣下輪胎安全的關鍵部分。“
此外,列印輪胎胎面使製造工程師更容易評估新的非充氣輪胎NPTs的穩定性、潛在的裂縫和可靠性降低。
解決方案|➂ 新概念型輪胎上的活動部件
增材製造開發複雜形狀的能力也使韓泰設計師能夠開發內部凹槽和結構,幫助連接輪胎的三個主要元素:胎面、NPT支撐矩陣和移動熱塑性輪輞組件。熱塑性塑料組件由CP Tech使用3D Systems的SLS技術製造。這對韓泰輪胎來說是新的,因為傳統輪胎不包含任何活動部件。
韓泰輪胎設計創新工作室經理Rosa Youn提到:”我們選擇3D Systems的主要原因之一是他們的材料選擇非常廣泛,它涵蓋了我們所有的材料要求。另外,Figure 4 3D列印機列印速度很快。節省時間、可靠性、服務、最佳故障排除,以及系統的可用性和合理的價格是我們的關鍵決策因素。我們相信3D Systems的Figure 4 3D列印機的價值。對我來說,這是非常合適的增材製造系統。”
解決方案|➃ 輪胎輪廓的標準視覺原型
韓泰設計工作室已經擴展了Figure 4 3D列印機的使用,使用它來開發傳統的輪胎胎面和測試剖面。這使得所有新產品設計的迭代速度更快,不僅僅是革命性的,還是進化性的。