案例！詳解如何用3D技術(shù)為老爺車制造已停產(chǎn)的零部件

魔猴君  行業(yè)資訊   711天前

挑戰(zhàn)：在不影響質(zhì)量和精度的情況下，顯著加快和簡化從頭開始制造已停產(chǎn)的汽車零部件過程

解決方案：Artec Leo、Artec Studio、AutoDesk Alias、SOLIDWORKS

成果：使用Artec Leo的掃描數(shù)據(jù)作為參考，從舊的物理零部件到全新CAD模型，準(zhǔn)備制造或原型制作所需的時(shí)間從幾天縮短到幾個(gè)小時(shí)

為何選Artec：Leo提供從頭開始構(gòu)建的自由度，這是其他選項(xiàng)無法比擬的。隨著捕獲數(shù)據(jù)的時(shí)間減少，可以將更多時(shí)間用于CAD建模、設(shè)計(jì)和原型制作 

1、背景

Chad Forward從5歲起就清楚自己想要構(gòu)建的東西。在澳大利亞領(lǐng)先的汽車設(shè)計(jì)工作室和定制汽車店做了15年設(shè)計(jì)咨詢后，他創(chuàng)辦了屬于自己的公司Scratch Build Co，繼續(xù)他一直熱愛的事業(yè)——制造汽車。

Scratch Build于2012年作為Forward周末投入的副業(yè)誕生，現(xiàn)已發(fā)展成為設(shè)計(jì)和協(xié)作空間。在那里，Forward和他的分包商——汽車設(shè)計(jì)師、技術(shù)人員和電工——致力于為汽車產(chǎn)品售后市場和定制汽車設(shè)計(jì)構(gòu)建解決方案。

“我總是被那些充滿熱情想嘗試制造東西的人所吸引，”Forward說?！巴ㄟ^觀察豐田、福特和其他設(shè)計(jì)工作室杰出的工程師和出色的設(shè)計(jì)師，使我真正意識(shí)到聘請這些人并建立工作間，讓他們都來創(chuàng)造一些東西，有益于澳大利亞的汽車市場?！?/span>

正如其工作室的名字，Forward所做的很多事情都需要從頭開始構(gòu)建，無論是再也無法購買到的零件，還是客戶想要重塑的整個(gè)過程。直到2017年，他的逆向工作流程花費(fèi)了大量時(shí)間，而幾乎沒有什么成果?！坝袝r(shí)我需要一整天的時(shí)間來測量底盤，獲得真正的基礎(chǔ)測量結(jié)果，然后嘗試在CAD中根據(jù)這些信息進(jìn)行建?！?，Forward補(bǔ)充說：“我經(jīng)常因?yàn)橐s時(shí)間而錯(cuò)過關(guān)鍵性的元素，不得不來回地返工?！?/span>

Scratch Build的創(chuàng)始人使用Artec Leo輕松測量任何零件(圖片來自streetmachine.com.au)

”Leo作為Artec最尖端并且真正便攜的掃描儀，是3D掃描行業(yè)的重大革命。”

當(dāng)年Artec發(fā)布了無線手持式3D掃描儀Artec Leo時(shí)，Forward馬上就被征服了。他說：“20年前，當(dāng)我從事定制汽車業(yè)務(wù)時(shí)，我認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)在我有生之年都不會(huì)出現(xiàn)，”Forward通過Artec的澳大利亞經(jīng)銷商Objective3D預(yù)訂了掃描儀，據(jù)團(tuán)隊(duì)回憶，他是第一個(gè)收到掃描儀的幸運(yùn)客戶。

“Leo作為Artec最尖端并且真正便攜的掃描儀，是3D掃描行業(yè)的重大革命。我們Objective3D很自豪能夠?qū)⑦@項(xiàng)技術(shù)帶到澳大利亞和新西蘭市場，”Objective3D總經(jīng)理Matt Minio說，“這對汽車工程師特別有幫助，他們可以使用Leo進(jìn)行零部件逆向工程，并了解它們?nèi)绾斡绊懫嚨男阅堋！?/span>

Artec Leo的設(shè)計(jì)兼顧了移動(dòng)性和易用性，是一款功能強(qiáng)大且獨(dú)一無二的3D描儀，無需PC或筆記本電腦即可使用。掃描儀配備的廣角鏡頭能夠輕松捕獲中大型工業(yè)零件和對整車進(jìn)行3D掃描，并保證了精度和出色的分辨率。

該掃描儀配有自動(dòng)機(jī)載處理、無線連接、內(nèi)置觸摸屏和電池，無論用戶身在何處：定制汽車店、工廠車間還是沒有電力的偏遠(yuǎn)位置，掃描儀都能提供完整的自主性和自由移動(dòng)。

對Forward來說顯而易見：“我花了四年時(shí)間下定決心花費(fèi)4,000美元來買一臺(tái)3D打印機(jī)，但說服我購買4萬多美元的掃描儀只用了15分鐘?！?/span>

2、開始工作

掃描儀交付后，Forward直接將它投入了工作，此后一直沒有停止。如今，所有汽車上需要測量的東西都由Leo進(jìn)行掃描，無論現(xiàn)場是店里或是在野外，為他和他的客戶節(jié)省了寶貴的時(shí)間?，F(xiàn)在他將剩余的時(shí)間花在汽車零件的CAD建模、設(shè)計(jì)和原型制作上，并使用掃描的數(shù)據(jù)作為參考。

“不敢相信一臺(tái)設(shè)備能帶給我這么大的自由。無論位置或零件的復(fù)雜程度如何，我現(xiàn)在都能夠輕松地捕獲數(shù)據(jù)，”Forward補(bǔ)充道。

Forward利用來自Leo的數(shù)據(jù)作為SOLIDWORKS和Autodesk Alias中CAD建模的參考

(圖片來自streetmachine.com.au) 

通常工作流程是這樣的：Forward或他的一位設(shè)計(jì)同事開車到客戶那里掃描指定的對象，然后所有數(shù)據(jù)都被傳輸?shù)剿麄兊囊慌_(tái)專供Artec Studio處理的臺(tái)式電腦中。

“我有兩臺(tái)臺(tái)式電腦：一臺(tái)用于處理所有掃描數(shù)據(jù)，另一臺(tái)用于CAD建模。由于我總是有項(xiàng)目在進(jìn)行中，所以我更希望能同時(shí)進(jìn)行處理，”Forward解釋說。然后，根據(jù)掃描的零件，將其加載到SOLIDWORKS或Autodesk Alias中用于創(chuàng)建實(shí)體CAD模型。

Artec Leo內(nèi)置觸控屏讓Forward能實(shí)時(shí)預(yù)覽掃描結(jié)果

(圖片來自streetmachine.com.au)

在客戶所在的地方使用3D掃描儀也為Forward帶來了新的工作機(jī)會(huì)：“每次我?guī)?/span>Leo出差去某個(gè)地方，肯定能從當(dāng)?shù)孬@得另一個(gè)新項(xiàng)目。客戶會(huì)把我推薦到另一個(gè)地方，諸如此類，”他分享道。在現(xiàn)場，他還收集了比他需要的更多的數(shù)據(jù)——建立了他自己的分類目錄，從無法找到的零件中收集有價(jià)值的數(shù)據(jù)。

3、1957年的廂型車

目前為止，Forward使用掃描儀進(jìn)行的最大項(xiàng)目——1957年International Metro Step Van廂型車的復(fù)原，他和另一家汽車店的商業(yè)伙伴Luke Williams計(jì)劃在2023年底前完成從頭開始的復(fù)原工作。

這輛廂型車的車主不僅想按原樣翻新車輛，還希望將其復(fù)古外觀與跑車的動(dòng)力相結(jié)合，配備增壓6.2升HEMI Hellcat V8發(fā)動(dòng)機(jī)。

作為當(dāng)今最強(qiáng)大的美系肌肉車Dodge Challenger SRT? Hellcat車型的標(biāo)準(zhǔn)配置，V8擁有超過700馬力，與原車的發(fā)動(dòng)機(jī)不同，這將使車主可以在全國各地自由駕駛他的廂型車。除了發(fā)動(dòng)機(jī)，他還想調(diào)整設(shè)計(jì)，讓廂型車看起來不那么“臃腫”，并保留所有原廠的電子裝置。

修復(fù)前的1957年Metro Van原始車身（圖片來源：Chad Forward）

在收集了車主的設(shè)計(jì)和工程要求并制作了一些初步草圖后，Forward和Williams提出了一個(gè)計(jì)劃：由于原車身太舊并且生銹無法修復(fù)，因此從頭開始制造整車會(huì)更快，以舊零件和改造零件的掃描作為CAD中新零件進(jìn)行建模的基礎(chǔ)。

3、1 第一階段：雕刻車身

第一步：切割和雕刻車身。計(jì)劃是將現(xiàn)有車身或其中一個(gè)部件改造成所需的形狀，然后對這個(gè)部分進(jìn)行3D掃描，并將數(shù)據(jù)作為整個(gè)車身在CAD中進(jìn)行建模的起點(diǎn)。

為了做到這一點(diǎn)，Williams用角磨機(jī)切割了原車身，在稍微不同的位置重新進(jìn)行了焊接，然后使用大量的車身填充物和底漆來制造了一個(gè)他滿意的啞光表面。

計(jì)劃將其中一個(gè)車身部位改造成所需形狀，然后3D掃描+整個(gè)車身CAD建模

(圖片來自streetmachine.com.au)

3、2 第二階段：構(gòu)建底盤

與此同時(shí)，Forward將Dodge Hellcat所有動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)組件——發(fā)動(dòng)機(jī)、所有布線、前后懸架——安裝在底盤周圍他建造的基礎(chǔ)平臺(tái)上。他想看看所有組件如何組裝在一起，是否符合ADR（澳大利亞設(shè)計(jì)規(guī)定）標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)掃描它們確認(rèn)哪些新的底盤部件需要在CAD中建模。

3、3 第三階段：3D掃描

接下來Forward使用他的Artec Leo對車輛左前角以及底盤和其他內(nèi)部組件進(jìn)行掃描。所有的掃描只需要幾分鐘；然后他將所有數(shù)據(jù)上傳到Artec Studio進(jìn)行處理并創(chuàng)建.STL文件。

使用Artec Leo掃描廂型車(圖片來自streetmachine.com.au)

使用Artec Leo 3D掃描改造后的車身

后懸架的3D掃描

3、4 第四階段：為車身建模

接下來：對車體表面進(jìn)行建模。為此，Forward將來自Artec Studio的掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入Autodesk Alias，這是一款用于汽車外飾的CAD工業(yè)設(shè)計(jì)軟件，并以此數(shù)據(jù)作為藍(lán)圖來繪制未來車身表面的草圖。

Forward使用Autodesk Alias軟件根據(jù)他用掃描數(shù)據(jù)繪制的草圖來創(chuàng)建車身表面

(圖片來自streetmachine.com.au)

Alias軟件中的3D掃描（淺藍(lán)色）和CAD 數(shù)據(jù)（藍(lán)色）

3、5 第五階段：為底盤建模

Forward使用SOLIDWORKS，用于底盤和所有其他工程部件的建模。按照相同的工作流程，他將使用Leo捕獲的掃描數(shù)據(jù)上傳到SW，并圍繞著該數(shù)據(jù)對新零件進(jìn)行建模。得到精確的內(nèi)部組件3D副本，Forward可以在設(shè)計(jì)過程中將它們作為準(zhǔn)確的參考，也可以更加清晰地了解他將遇到的問題。隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)展，他掃描了更多的部件，并將它們作為參考模型添加到軟件中。

Forward將用來建模的底盤掃描作為在SOLIDWORKS中創(chuàng)建CAD模型的基礎(chǔ)

3、6 第六階段：激光切割和焊接新組件

在經(jīng)過SOLIDWORKS處理后，Forward將所有CAD組件傳送到激光切割機(jī)，然后焊接到底盤上。

在進(jìn)行焊接到底盤之前，激光切割待組裝的平面部件(圖片來自streetmachine.com.au)

焊接完所有底盤部件后，完整的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被送到汽車電工那里，將底盤與Hellcat的原始部件組裝在一起。同時(shí)，Forward準(zhǔn)備根據(jù)掃描數(shù)據(jù)的建模切割出車身表面（第4階段中），來進(jìn)行汽車車身沖壓，然后用于制造面板和測試配件。

Forward將用于制作車身沖壓的新車身外觀的最終設(shè)計(jì)

團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)將在未來12個(gè)月內(nèi)完成所有車身工作，并預(yù)留多幾個(gè)月的時(shí)間，在2023年底前完成內(nèi)飾、涂裝和其他完善工作。一旦完成，Forward希望這個(gè)項(xiàng)目能成為很好的橋梁為其他的工作室和客戶帶來啟發(fā)。

“我認(rèn)為Metro Van作為如何重塑整個(gè)汽車，是一個(gè)很好的例子，”Forward說?！半m然我們的過程漫長，但將舊車按原樣修復(fù)遠(yuǎn)比在3D掃描儀的數(shù)據(jù)支持下從頭開始建造，需要更長的時(shí)間。能夠根據(jù)捕獲的3D數(shù)據(jù)、進(jìn)行逆向工程，制作部件——這就是我創(chuàng)業(yè)的初衷?！?/span>

“當(dāng)HD模式推出時(shí)，我大吃一驚，就如同我買了一臺(tái)全新的掃描儀?！?/span>

Forward從不遲疑改用了3D掃描。能夠創(chuàng)建汽車部件的精確數(shù)字副本，再也不用手工測量，徹底的改變了他的工作方式，提高了他收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及整體生產(chǎn)力。

而這一切都會(huì)日益精進(jìn)。“我一直對Artec為保持領(lǐng)先地位的精益求精和不斷升級印象深刻，”他說?！懊看诬浖墸瑢ξ襾碚f都是一次全新的體驗(yàn)。Artec Studio 15和16之間的差異令人難以置信——當(dāng)HD模式推出時(shí)，我大吃一驚，就如同我買了一臺(tái)全新的掃描儀。”

來源：南極熊