950129 BMW應用FDM在快速制造領域_2007-09-17-08-48-24-593

1、當BMW汽車遇上FDM技術編譯者普立得科技黃至明 HYPERLINK mailto:randy3.tw randy3.tw前言根據(jù)專家預估，未來5年內(nèi)，一輛汽車的電子裝置成本將占整車成本的25%以上，對我國以IC半導體為優(yōu)勢而言是全新商機。據(jù)拓樸產(chǎn)業(yè)研究所統(tǒng)計，2004年，一輛新車僅裝配1,518美元的電子產(chǎn)品，到2008年預估將有1,882美元，年復合成長率達到5.5%。以汽車產(chǎn)量來看，2004到2008年全球汽車生產(chǎn)量分別為6,021萬、6,171萬、6,376萬、6,621萬、6,779萬臺；而每臺汽車的電子支出部份則分別為：1,518、1,652、1,750、1,820、1,882美元

2、。2004年全球車用電子市場已達1,224.61億美元，約為筆記型計算機的兩倍，占整個半導體產(chǎn)業(yè)的八成。汽車電子零件開發(fā)過程，主要因為汽車款式眾多，加上客戶喜歡與眾不同，面臨的問題在于產(chǎn)品具有少量多樣的特性，所以在開發(fā)的過程當中，需要多次設計變更來追求最佳化設計，也因此需要快速的模型確認與組裝確認，甚至要到環(huán)境嚴苛（溫度濕度等）的實車上進行組裝測試。研發(fā)人員如果都是采用委外制作模型，時間上會造成相當程度延緩，也會讓研發(fā)人員因為不方便而減少設計變更，甚至造成模具上的修改，其時間成本與人力成本損失甚重。所以一臺符合需求的辦公室型工程材料快速原型系統(tǒng)是所有汽車制造廠與汽車零件供貨商夢寐以求的解決方案

3、。關于BMW集團2005年，BMW集團（含BMW、MINI及Rolls-Royce品牌）在北美、歐洲及亞洲等全球各地的銷售可說是捷報頻傳，全年度共售出1,328,000輛，成長率高達9.9%；其中，BMW品牌更以1,126,800輛、10.1%的超高成長率，不僅刷新BMW史上的銷售紀錄，同時開創(chuàng)了高級車品牌的全新境界。BMW集團董事會主席荷曼.潘基博士（Dr.HelmutPanke）表示：2006年BMW集團勢將擁有進一步成長的潛力，我們將持續(xù)推出創(chuàng)新、卓越的產(chǎn)品，期待能于2006年再創(chuàng)銷售新高！以如此亮眼的銷售數(shù)字觀之，BMW集團已經(jīng)成為目前世界上最成功的高級汽車車廠。2005年，BMW集團

4、的銷售成長率不僅遠高于汽車市場平均成長率，并且較競爭對手成長更為迅速，而BMW的核心車款一BMW3系列、5系列及大7系列皆在各自級距中獨占鰲頭。向來執(zhí)中小型高級運動房車牛耳的BMW3系列，自2005年3月發(fā)表第五代車型（E90）以來，全球熱賣超過229,900輛，再度衛(wèi)冕同級距中最暢銷車款寶座！在深受消費者青睞之外，來自于全球專業(yè)媒體的關注也同樣令人振奮。全新BMW3系列甫獲得美國專業(yè)汽車雜志CarandDriverMagazine評鑒為2006年十大好車，創(chuàng)下車壇前所未見、連續(xù)15年獲獎的空前紀錄！不僅于此，全新BMW330i也被美國科技信息類第一大網(wǎng)站CNET票選為2005年10大科技卓越

5、車款，其鋁鎂合金輕量化引擎、六速手自排變速箱、免鑰匙芯片控制系統(tǒng)、主動式轉向頭燈及兩段式尾燈煞車力道顯示系統(tǒng)，皆展現(xiàn)出領先車壇的超高科技水準，說明了BMW集團長久在科技研發(fā)上的堅持與溢注倍受肯定。有鑒于全球的銷售佳績與媒體好評,BMW原廠現(xiàn)在更推出搭載2.5升六缸引擎、最高可輸出177匹馬力的323i，讓3系列的產(chǎn)品線更趨于豐富完整，也讓消費者在此級距中擁有更多元化的動力選擇！關于Stratasys公司位于美國明尼蘇達洲，明尼阿波里斯市的Stratasys公司，是辦公室型的工程材料快速原型系統(tǒng)FDM系列以及桌上型ABS立體打印系統(tǒng)Dimension系列的生產(chǎn)制造商。根據(jù)快速原型產(chǎn)業(yè)權威報告Wo

6、hlersReport200的5資料顯示，2004年內(nèi)全球新安裝的快速原型系統(tǒng)中有36%是由Stratasys公司所生產(chǎn)制造，比例遠高于任何其它廠牌，使它成為機臺市占率的領導者。Stratasys公司具有專利的快速成型制程技術稱為FusedDepositionModeling(FDM)，即融熔擠制沈積成型技術。該技術是利用3DCAD檔案資料，運用ABS塑料，Polycarbonate，PPSF以及PC-ABS等材質(zhì)，在研究與開發(fā)的過程中，快速地制作出實體模型以利進行塑形，裝配，以及功能性測試。該公司目前掌握了175項已核準與申請中的快速原型技術專利。Stratasys公司所制造生產(chǎn)的辦公室型工

7、程材料快速原型系統(tǒng)，已經(jīng)廣泛地應用在航天工業(yè)，國防工業(yè)，汽車產(chǎn)業(yè)，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，教育訓練，電子產(chǎn)業(yè)以及消費性產(chǎn)品制造業(yè)等等。該公司的這些快速原型系統(tǒng)也可以應用在快速制造以及快速模具應用等領域。如需更多關于該公司的信息，歡迎瀏覽.otwStratasys公司可讓工程師使用各種高性能的工程材料，進行具有高度復雜的幾何形狀模型制作。FDM的模型并不會產(chǎn)生翹曲，收縮，或是吸收濕氣。就在工作計算機旁或是網(wǎng)絡芳鄰上，使用辦公室型的工程材料快速原型系統(tǒng)不涉及有危險的材料或是化學反應的生成物，也不需要修建特殊場所或是建立排放設備。新一代的Vantage系列機種的T-Class平臺，具有下列特性：強悍、快速、精準、

8、可容易升級?，F(xiàn)在，您可以在性能已經(jīng)被市場肯定的StratasysT-Class平臺上建構模型，并且輕松地在Vintage系統(tǒng)上設定所需要的辦公室快速原型的精準性能。無論是它的高度性能工程材料，更快的輸出速度或是超大的成型空間，VantageT-Class平臺系統(tǒng)給您更多的彈性選擇，讓您的快速原型投資更有保障。系統(tǒng)可以設定的范圍，從入門型機種Vantagei,豪華型機種Vantagex，接著是尊貴型機種Vantages到旗艦型機種Vantagese。這臺精致的辦公室型工程材料快速原型系統(tǒng)，擁有可以滿足設計團隊對于工程材料與精準特征的需求，已經(jīng)開始在市場上運作。該系統(tǒng)的特征有：1.建構材料：您可以

9、輕松地設定一臺Vantage系統(tǒng)，利用工程材料制作耐用的原型。您可以選用ABS材料為基底的ABS、ABSi、PC-ABS或是PC材料為基底的PC、PC-ISO、PC-ABS材料，也可以采用兩種材料切換的模式。2.建構尺寸：Vantage系統(tǒng)提供兩種成型尺寸供您選擇，從14X10X10到16X14X16。較大的成型空間能讓您工作更有效率。3.建構速度：嶄新的增進功能不但大幅縮短模型建構時間，系統(tǒng)環(huán)境更加穩(wěn)定。適合辦公室使用的熱塑性材料，讓您可以單一步驟成型，完全不用硬化、烘干、滲透等后處理。4.建構容量：您可以選擇一組成型材料與支撐材料匣模式，或是擴充成增加一組備份用材料匣以及便利的自動換料系統(tǒng)

10、的模式。可用層厚為0.125、0.178、0.254mm三種。圖使用T-class平臺的Vantage系統(tǒng)。VantageiVantageXVantageSVantageSE配置規(guī)劃2211w/ABSw/PCXaXp成型空間355x254x254355x254x254mm355x254x254406x355x406mm(14x10 x10inch)mmmm(14x10 x10inch)(14x10 x10(16x14x16inch)inch)使用材料ABSPCABSPCABSABSABSiPC-ABSABSiABSiPC-ABSPC-ISOPCPCPC-ABSPC-ABSPC-ISOPC-IS

11、O可用切層厚度所有材料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”)材料供應容量位置1Model1Support1Model1Support1Model1Support2Model2Support成型速度VantageiVantageiTIenabledTIenabled表給您更

12、多的彈性配置選擇的VantageT-Class平臺系統(tǒng)，系統(tǒng)可以升級。Vantage系統(tǒng)提供數(shù)種工程材料公客戶選用，主要有ABS與PC兩大類，簡單說明特性與狀況：ABS:所有的FDM系列產(chǎn)品都提供ABS作為材料選項，而接近90%的FDM原型都是由這種材料制造。使用者報告說ABS的原型可以達到射出ABS成型強度約70-80%。而其它屬性，例如耐熱性與抗化學性，也是近乎或是相當于射出成型的原型，其耐熱度為攝氏93.3-104度。這讓ABS成為功能性測試應用的廣泛使用材料。關于顏色方面，ABS提供七種材料顏色，包含白色，黑色，紅色，黃色，綠色，藍色與鐵灰色。如果有特殊顏色需求，需要另外訂購。所有成型

13、材料以及支撐材料全部采用具有芯片記憶的卡匣包裝，讓材料的保存、運送、儲存、供給都十分便利、清潔、簡易。ABSi:ABSi是具有半透明外觀或透明略帶紅色以及琥珀色的FDM材料，該材質(zhì)比ABS多了二種特性：具有半透明度以及較高的耐撞擊力，所以命名為ABSi，i即代表impact。目前大部分ABSi的使用者為汽車設計業(yè)者，主要的應用在汽車業(yè)制作汽車尾燈原型及其它需要能夠讓光線穿透的零件。Polycarbonate(PC)聚碳酸酯：可以在支持FDM技術的T-Class平臺的Vantage系列機種以及Titan機種上使用的一種新式RP材料-polycarbonate-目前的使用量正在快速成長。增加強度的

14、polycarbonate比ABS材料生產(chǎn)的原型更禁得起力量與負載，適合需要耐高度沖擊的產(chǎn)品功能性測試，例如棘輪機構、果汁機、電動工具、汽車零件等等。懸掛的PC材料板強度可以抵擋一定距離的子彈沖擊。許多使用者相信該材料生產(chǎn)的原型可以達到并超過射出ABS成型的強度特性，其耐熱度為攝氏125-145度。目前種類則有白色的PC材料與PC-ISO材料。白色與半透明的PC-ISO材料符合ISO10993-1與USPClassVI標準，可經(jīng)過Y輻射或氧化乙烯(EtO)消毒，應用在醫(yī)療器材方面。PGABSPC-ABS材料是一種由polycarbonate(PC)以及ABS塑料的混合物。盡管混合物材料技術已經(jīng)

15、廣泛地使用在于制造現(xiàn)今的塑料產(chǎn)品，但是尚未使用于快速原型技術。制造業(yè)者之所以選擇PC-ABS材料作為產(chǎn)品材料，是因為它結合了PC的強度以及ABS的韌性。有了新的材料，PC-ABS材質(zhì)產(chǎn)品的制造商就具有優(yōu)勢，可以使用如同他們最終產(chǎn)品的相同材料進行模型制作。如此一來，便可以讓他們增進預測使用PC與ABS混合物材料的最終產(chǎn)品的機械性質(zhì)。該混合物材料的引進采用在很早就受到快速原型產(chǎn)業(yè)觀察員的期待，而且它更是特別受到玩具以及電子產(chǎn)業(yè)制造商的殷殷期盼。該混合物材料明顯地強于ABS,而且細致特征與Stratasys的ABS成型材料非常相似。該項新式材料完全兼容于該公司的WaterWorks水溶性支撐材料技術

16、，該技術可以容許用戶不用動手就能移除支撐，以利縮短整個模型制造程序。由于水溶性支撐材料，PC-ABS材料可以具有絕佳細致特征，天馬行空設計，以及一體成型組裝等優(yōu)勢。應用案例-BMW集團BMW集團在德國Regensburg的工廠，是德國最成功的汽車工廠之一，于2002年2月導入FDM3000ABS快速原型系統(tǒng)，這是前一代的FDM主力系統(tǒng)。Regensburg的工廠主要生產(chǎn)BMW3系列的車款，為了滿足工作上的需求，他們須要一臺精度良好、容易操作的辦公室型工程材料快速原型系統(tǒng)。在MunichFIZ工廠的研究發(fā)展中心，他們已經(jīng)使用雷射燒結粉末與雷射燒結粉末的快速原型系統(tǒng)，但是仍然在積極尋找更方便的解決

17、方案，他們也曾經(jīng)評估過紫外光照射樹脂的系統(tǒng)以及膠水黏結粉末的系統(tǒng)，經(jīng)過試用之后，但是都無法滿足他們的需求，直到FDM的銷售團隊再度提到新一代的辦公室型工程材料快速原型系統(tǒng)Vantage的TRADE-IN計畫。依據(jù)雙方會議討論，得出需求目標條件與考量基礎，表示如果可以達到需求目標與考量基礎，就可以計劃全面導入。需求目標如下：針對人體工學應用方面的改善。整體結構的創(chuàng)造性。快速原型的材料特性需要接近工程材料。能夠降低制作草模的成本。能夠降低庫存成本費用。能夠降低生產(chǎn)成本費用。使用FDM技術的考量基礎如下：設備是否符合環(huán)保問題以及工作溫度情形?操作過程是否接觸并使用揮發(fā)性化學物質(zhì)進行化學變化?模型是否

18、長期精準不變形，不受環(huán)境溫濕度影響?模型是否能夠承受硬力?客戶承蹃說，如果能滿足所有需求，他們將全面導入FDM技術。于是FDM的銷售團隊與客戶的評估小組開始針對數(shù)個項目開始實作評估。實作評估案例1-Emblem圖FDMPC材質(zhì)制作的汽車零件原型。圖FDM原型組裝相關配件。圖FDM原型進行實車測試之丨。圖FDM原型進行實車測試之丨。實作評估案例2CubingDevice圖FDM車燈原型圖FDM車燈原型進行M3系列組車測試之丨。圖FDM車燈原型進行M3系列組車測試之丨。圖FDM車燈原型進行M3系列組車測試之丨。實作評估案例3-HeadLampTestEquipment圖FDM原型制作M3系列的頭燈測試設備。圖頭燈測試設備進行M3系列實車檢測。圖頭燈測試設備進行M3系列實車檢測。實作評估案例