韓泰輪胎使用Figure 4和SLS增材制造開發(fā)自動駕駛解決方案

來源：3DSYSTEMS

使用3D打印的主要目的是在研發(fā)人員建造生產(chǎn)輪胎的實際模具之前更好地與他們溝通。傳統(tǒng)的模具是機加工的，需要花費大量的金錢和時間來開發(fā)，但這也是確定新設(shè)計、形狀甚至體積的傳統(tǒng)方法。

現(xiàn)在，通過使用3D Systems的增材制造技術(shù)，我們可以更快地與研發(fā)部門合作，利用結(jié)構(gòu)的一小部分來確定形狀或結(jié)構(gòu)，然后測試我們的原型的安全性、噪音和其他參數(shù)。

——韓泰輪胎與技術(shù)公司，設(shè)計創(chuàng)新工作室經(jīng)理Rosa Youn

除了幫助韓泰的設(shè)計中心快速開發(fā)和測試NPT非充氣輪胎設(shè)計外，該公司還可以利用該中心快速評估新的胎面設(shè)計，以適應(yīng)道路噪聲和其他關(guān)鍵因素，減少韓泰所有新輪胎設(shè)計的上市時間和成本

韓泰設(shè)計中心的增材制造實驗室擁有Figure 4 Standalone 3D打印機，使該公司能夠在幾分鐘或幾小時內(nèi)通過手中的部件加速創(chuàng)新

韓泰輪胎與技術(shù)公司（Hankook Tire & Technology）不僅僅是一家輪胎制造商。這家總部位于首爾的公司專注于自動化和技術(shù)，以實現(xiàn)“未來駕駛創(chuàng)新者”(Future Driving Innovator)，將電動汽車置于其業(yè)務(wù)的中心。

最近，韓泰需要為其i-Flex非充氣輪胎(NPT)迭代多種具有復雜幾何形狀的塑料和彈性設(shè)計，快速和經(jīng)濟有效地推動創(chuàng)新，該輪胎最終將成為韓泰備受矚目的HPS-Cell自動移動平臺的關(guān)鍵部件。

通過利用3D Systems的高精度Figure 4和選擇性激光燒結(jié)SLS增材制造技術(shù)，韓泰的設(shè)計工作室能夠快速迭代NPT非充氣輪胎i-Flex的設(shè)計，并在設(shè)計和測試團隊之間共享生產(chǎn)級部件，同時降低成本。

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所面臨的挑戰(zhàn)
在降低成本的同時，加快多材料、復雜輪胎和車輪的設(shè)計和測試
韓泰輪胎與技術(shù)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(jié)合起來。由于非充氣輪胎NPTs維護成本低、安全性高，因此注定要應(yīng)用于該領(lǐng)域，但開發(fā)一種滿足所有這些條件的非充氣輪胎是一項復雜而昂貴的設(shè)計挑戰(zhàn)。

韓泰的設(shè)計師們認為，模仿生物組織的仿生學設(shè)計可以為非充氣輪胎提供內(nèi)部支持，但由于可能的細胞結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)量幾乎是無限的，韓泰的設(shè)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(tǒng)原型制作方法通常從2D草圖開始，過渡到3D CAD設(shè)計，然后通過熟練的機械師將其轉(zhuǎn)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周或幾個月的時間。

此外，非充氣輪胎（NPT）的仿生支撐“輻條”矩陣由于其復雜的中空、相互連接的結(jié)構(gòu)，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(chǎn)的增材制造系統(tǒng)后，韓泰選擇了3D Systems的Figure 4技術(shù)平臺打印塑料支撐結(jié)構(gòu)和橡膠胎面。

韓泰還向3D Systems的合作伙伴CP Tech尋求選擇性激光燒結(jié)(SLS)，以實現(xiàn)金屬輪胎結(jié)構(gòu)和鉸鏈的概念，這促進了他們i-Flex非充氣輪胎原型的開發(fā)。正如韓泰設(shè)計師喜歡說的那樣，這就是移動的未來。

解決方案
1-非充氣輪胎i-Flex輻條結(jié)構(gòu)

韓泰的非充氣輪胎包括用于內(nèi)部支撐的復雜仿生塑料基體、橡膠外部輪胎胎面、執(zhí)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(jié)構(gòu)幾乎是不可能的。

△使用3D Systems增材制造技術(shù)打印輻條的各種迭代和概念，形成了韓泰HPS Cell的最終設(shè)計

韓泰輪胎與技術(shù)設(shè)計創(chuàng)新工作室設(shè)計師Hee Sung Jang表示，“對我們來說，由于3D Systems的增材制造技術(shù)，我們可以設(shè)計或制造任何我們想要或想象得到的東西。這項技術(shù)可以消除制造的限制，這對我們來說真的很好。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計，例如建筑和加工，有很多的限制。機床有其局限性。增材制造沒有這些限制�！�

使用Figure 4 3D打印機，韓泰設(shè)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(shè)計工作室的團隊可以迅速將不同仿生矩陣的3D設(shè)計轉(zhuǎn)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(guān)重要，同時還可以限制開發(fā)成本。通過使用包含全尺寸細胞結(jié)構(gòu)的部分部件，Design Studio的設(shè)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(shè)計的相對強度。

2 -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(fā)出非充氣輪胎支撐矩陣后，韓泰設(shè)計工作室的設(shè)計師能夠使用Figure 4 RUBBER-65A BLK彈性材料開發(fā)部分和按比例縮小的胎面設(shè)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(tǒng)將空氣或水送入通道或槽中，我們通過測量噪聲來了解結(jié)構(gòu)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(guān)鍵部分�！�

此外，打印輪胎胎面使制造工程師更容易評估新的非充氣輪胎NPTs的穩(wěn)定性、潛在的裂縫和可靠性降低。

3 -新概念型輪胎上的活動部件
增材制造開發(fā)復雜形狀的能力也使韓泰設(shè)計師能夠開發(fā)內(nèi)部凹槽和結(jié)構(gòu)，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(shù)制造。這對韓泰輪胎來說是新的，因為傳統(tǒng)輪胎不包含任何活動部件。

△韓泰的非充氣輪胎設(shè)計包括用于內(nèi)部支撐的塑料組件、用于輪胎胎面的橡膠材料、用于輪胎輪輞和支撐的金屬組件。這里展示了所有三個元素

韓泰輪胎設(shè)計創(chuàng)新工作室經(jīng)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，F(xiàn)igure 4打印速度很快。節(jié)省時間、可靠性、服務(wù)、最佳故障排除，以及系統(tǒng)的可用性和合理的價格是我們的關(guān)鍵決策因素。我們相信3D Systems的Figure 4的價值。對我來說，這是非常合適的增材制造系統(tǒng)。”

4 -輪胎輪廓的標準視覺原型
韓泰設(shè)計工作室已經(jīng)擴展了Figure 4打印機的使用，使用它來開發(fā)傳統(tǒng)的輪胎胎面和測試剖面。這使得所有新產(chǎn)品設(shè)計的迭代速度更快，不僅僅是革命性的，還是進化性的。

△除了幫助韓泰的設(shè)計中心快速開發(fā)和測試NPT非充氣輪胎設(shè)計外，該公司還可以利用該中心快速評估新的胎面設(shè)計，以適應(yīng)道路噪聲和其他關(guān)鍵因素，減少韓泰所有新輪胎設(shè)計的上市時間和成本

韓泰設(shè)計中心的增材制造實驗室擁有Figure 4 Standalone 3D打印機，使該公司能夠在幾分鐘或幾小時內(nèi)通過手中的部件加速創(chuàng)新

成果
全新和創(chuàng)新的多部件非充氣輪胎(NPT)設(shè)計的更快迭代，能夠經(jīng)受真實世界的噪聲和支撐測試。

更快的迭代
迭代之間的間隔是幾天而不是幾周或幾個月
將設(shè)計者從傳統(tǒng)加工的限制中解放出來
對于傳統(tǒng)的加工系統(tǒng)來說，支撐矩陣實際上是不可能的

快速結(jié)構(gòu)確認
可有效檢測傳統(tǒng)制造方法無法生產(chǎn)的復雜無氣輻條結(jié)構(gòu)。

更豐富的材料選擇
使用增材制造來開發(fā)硬塑料支架、軟橡膠踏板和移動熱塑性部件的能力使設(shè)計師相信3D Systems的解決方案適合解決他們廣泛的應(yīng)用挑戰(zhàn)

全方面的支持
從培訓到實時設(shè)計指導，3D Systems和合作伙伴能夠使Hankook design Studio獲獎的HPS-Cell自動移動平臺研發(fā)進度按計劃進行