自動(dòng)化供應(yīng)商柯馬通過(guò)3D打印優(yōu)化夾緊裝置的設(shè)計(jì)

柯馬(COMAU)是一家隸屬于菲亞特集團(tuán)的全球化企業(yè)，成立于1976年，總部位于意大利都靈?？埋R為眾多行業(yè)提供工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)和全面維護(hù)服務(wù)，從產(chǎn)品的研發(fā)到工業(yè)工藝自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，其業(yè)務(wù)范圍主要包括：車(chē)身焊裝，動(dòng)力總成，工程設(shè)計(jì)，機(jī)器人和維修服務(wù)。

最近，通過(guò)與合作伙伴意大利都靈理工大學(xué)的合作，柯馬在通過(guò)3D打印技術(shù)來(lái)優(yōu)化自動(dòng)化夾緊裝置方面有了自己的“新“得。本期，3D科學(xué)谷與谷友共同來(lái)了解自動(dòng)化領(lǐng)域柯馬的”新“得。

原工業(yè)自動(dòng)化供應(yīng)商柯馬自去年7月開(kāi)始攜手意大利都靈理工大學(xué)的專(zhuān)家（意大利最古老的技術(shù)大學(xué)之一），以及眾多技術(shù)型公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)組成了一個(gè)工作小組。小組工作的目標(biāo)是探索如何通過(guò)3D打印這樣的非傳統(tǒng)生產(chǎn)方式為大量復(fù)雜的工業(yè)部件提供新的制造解決方案。

作為測(cè)試增材制造優(yōu)勢(shì)的一個(gè)嘗試，工作小組選擇了一個(gè)頗具特點(diǎn)的產(chǎn)品：柯馬設(shè)備上用于夾緊焊接和裝配的夾緊裝置?？埋R每年生產(chǎn)成千上萬(wàn)個(gè)不同形狀的這種夾緊裝置，每套夾緊裝置的設(shè)計(jì)都是根據(jù)要焊接的物料的形狀來(lái)設(shè)計(jì)的。小組選擇了一個(gè)由S355JR鋼材料制成的，需要三個(gè)零件組裝而成的夾緊裝置。

      

△原來(lái)的夾緊單元（左）由三個(gè)不同的組件組裝而成。通過(guò)3D打印的夾緊單元（中間，右圖）只需要一個(gè)零件，并且與原來(lái)的夾緊單元所需要的剛性相同

通過(guò)Altair的拓?fù)鋬?yōu)化軟件Inspire，小組在原來(lái)的夾緊裝置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化，并且還使用了歐特克Autodesk的Shape Generator以及達(dá)索系統(tǒng)的Tosca，設(shè)計(jì)師得到了優(yōu)化的夾緊裝置設(shè)計(jì)。

△拓?fù)鋬?yōu)化后，根據(jù)力學(xué)分析的結(jié)果夾緊單元進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)

△通過(guò)仿真分析，以確保重新設(shè)計(jì)的夾緊單元在優(yōu)化過(guò)程中獲得所需要的力學(xué)性能。

新的設(shè)計(jì)，使得夾緊裝置組件的數(shù)量從三個(gè)減少到只有一個(gè)。并且，這樣的優(yōu)化結(jié)果使得夾緊裝置的重量也減少了。隨后，工作小組將夾緊裝置的材料S355JR鋼材料改成AlSi10Mg鋁合金材料，從而使得重量進(jìn)一步減輕。

設(shè)計(jì)完成后采用了選擇性激光燒結(jié)（SLS）3D打印來(lái)制造。在裝配區(qū)和孔的部位還進(jìn)行了特別的后處理，但由于沒(méi)有組裝的要求，所以相比于原來(lái)的設(shè)計(jì)對(duì)人工的要求并沒(méi)有增加。

新的夾緊裝置帶來(lái)了顯著的優(yōu)勢(shì)，不需要組裝的夾緊裝置比原來(lái)更耐用。并且也不需要像原來(lái)的設(shè)計(jì)那樣在加工過(guò)程中需要大余量材料去除，這帶來(lái)更少的浪費(fèi)。相比于原來(lái)的設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)和制造的時(shí)間也減少了一半。而且因?yàn)椴恍枰T造的工藝，這使得供應(yīng)鏈也縮短了。

除了這些好處，柯馬發(fā)現(xiàn)新的設(shè)計(jì)帶來(lái)更環(huán)保的生產(chǎn)系統(tǒng)和“綠色”操作。設(shè)計(jì)的變化以及使用鋁合金減少了部分的重量，這樣的夾緊單元安裝在移動(dòng)裝置上反過(guò)來(lái)又可以降低對(duì)動(dòng)力功率的需要，這對(duì)于“綠色工廠”的實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)是個(gè)可喜的進(jìn)步。

隨后，柯馬的工作小組將對(duì)新的夾緊裝置進(jìn)行在工業(yè)制造環(huán)境中的測(cè)試以確?？尚行浴２⑶疫€將嘗試更復(fù)雜的產(chǎn)品或那些需要耗時(shí)以及生產(chǎn)過(guò)程昂貴的組件?？埋R還在內(nèi)部研究這些可行性的設(shè)計(jì)是否能夠被推進(jìn)到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。

來(lái)源：3d科學(xué)谷
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