韓泰輪胎使用Figure 4和SLS增材制造開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛解決方案

來(lái)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(shí)際模具之前更好地與他們溝通。傳統(tǒng)的模具是機(jī)加工的，需要花費(fèi)大量的金錢(qián)和時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā)，但這也是確定新設(shè)計(jì)、形狀甚至體積的傳統(tǒng)方法。

現(xiàn)在，通過(guò)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(mén)合作，利用結(jié)構(gòu)的一小部分來(lái)確定形狀或結(jié)構(gòu)，然后測(cè)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(jì)創(chuàng)新工作室經(jīng)理Rosa Youn

除了幫助韓泰的設(shè)計(jì)中心快速開(kāi)發(fā)和測(cè)試NPT非充氣輪胎設(shè)計(jì)外，該公司還可以利用該中心快速評(píng)估新的胎面設(shè)計(jì)，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(jì)的上市時(shí)間和成本

韓泰設(shè)計(jì)中心的增材制造實(shí)驗(yàn)室擁有Figure 4 Standalone 3D打印機(jī)，使該公司能夠在幾分鐘或幾小時(shí)內(nèi)通過(guò)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(zhuān)注于自動(dòng)化和技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)“未來(lái)駕駛創(chuàng)新者”(Future Driving Innovator)，將電動(dòng)汽車(chē)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(fù)雜幾何形狀的塑料和彈性設(shè)計(jì)，快速和經(jīng)濟(jì)有效地推動(dòng)創(chuàng)新，該輪胎最終將成為韓泰備受矚目的HPS-Cell自動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)的關(guān)鍵部件。

通過(guò)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(jì)工作室能夠快速迭代NPT非充氣輪胎i-Flex的設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)和測(cè)試團(tuán)隊(duì)之間共享生產(chǎn)級(jí)部件，同時(shí)降低成本。

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所面臨的挑戰(zhàn)
在降低成本的同時(shí)，加快多材料、復(fù)雜輪胎和車(chē)輪的設(shè)計(jì)和測(cè)試
韓泰輪胎與技術(shù)公司認(rèn)為，未來(lái)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)解決方案需要新一代的輪胎，這種輪胎需要將最少的維護(hù)與最大的安全性和舒適度結(jié)合起來(lái)。由于非充氣輪胎NPTs維護(hù)成本低、安全性高，因此注定要應(yīng)用于該領(lǐng)域，但開(kāi)發(fā)一種滿(mǎn)足所有這些條件的非充氣輪胎是一項(xiàng)復(fù)雜而昂貴的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

韓泰的設(shè)計(jì)師們認(rèn)為，模仿生物組織的仿生學(xué)設(shè)計(jì)可以為非充氣輪胎提供內(nèi)部支持，但由于可能的細(xì)胞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)量幾乎是無(wú)限的，韓泰的設(shè)計(jì)工作室需要一種快速評(píng)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(kāi)始，過(guò)渡到3D CAD設(shè)計(jì)，然后通過(guò)熟練的機(jī)械師將其轉(zhuǎn)化為鋁模具。整個(gè)過(guò)程成本太高，速度太慢，每次迭代可能要花費(fèi)幾周或幾個(gè)月的時(shí)間。

此外，非充氣輪胎（NPT）的仿生支撐“輻條”矩陣由于其復(fù)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(tái)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(shí)現(xiàn)金屬輪胎結(jié)構(gòu)和鉸鏈的概念，這促進(jìn)了他們i-Flex非充氣輪胎原型的開(kāi)發(fā)。正如韓泰設(shè)計(jì)師喜歡說(shuō)的那樣，這就是移動(dòng)的未來(lái)。

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(fù)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(dòng)駕駛汽車(chē)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(jì)

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

使用Figure 4 3D打印機(jī)，韓泰設(shè)計(jì)師能夠使用Figure 4 PRO-BLK 10塑料及其類(lèi)似熱塑性塑料的機(jī)械性能快速迭代不同的支撐矩陣。韓泰設(shè)計(jì)工作室的團(tuán)隊(duì)可以迅速將不同仿生矩陣的3D設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為保持相同細(xì)胞間距的部分或比例原型，這對(duì)下游測(cè)試至關(guān)重要，同時(shí)還可以限制開(kāi)發(fā)成本。通過(guò)使用包含全尺寸細(xì)胞結(jié)構(gòu)的部分部件，Design Studio的設(shè)計(jì)師可以在進(jìn)行整個(gè)輪胎裝配之前，通過(guò)物理測(cè)試快速測(cè)量候選設(shè)計(jì)的相對(duì)強(qiáng)度。

2 -部分輪胎噪聲控制測(cè)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(xué)上的愉悅。簡(jiǎn)而言之，人們不會(huì)買(mǎi)難看的輪胎，也不會(huì)買(mǎi)噪音大的輪胎。在開(kāi)發(fā)出非充氣輪胎支撐矩陣后，韓泰設(shè)計(jì)工作室的設(shè)計(jì)師能夠使用Figure 4 RUBBER-65A BLK彈性材料開(kāi)發(fā)部分和按比例縮小的胎面設(shè)計(jì)。

Rosa Youn提到：“通過(guò)使用這些材料和部分部件，我們可以評(píng)估部件的噪音和安全性。測(cè)試系統(tǒng)將空氣或水送入通道或槽中，我們通過(guò)測(cè)量噪聲來(lái)了解結(jié)構(gòu)是否正確。在未來(lái)，用半透明的Figure 4材料建造這些胎面將使這一過(guò)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(dòng)，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(píng)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(dòng)部件
增材制造開(kāi)發(fā)復(fù)雜形狀的能力也使韓泰設(shè)計(jì)師能夠開(kāi)發(fā)內(nèi)部凹槽和結(jié)構(gòu)，幫助連接輪胎的三個(gè)主要元素:胎面、NPT支撐矩陣和移動(dòng)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(duì)韓泰輪胎來(lái)說(shuō)是新的，因?yàn)閭鹘y(tǒng)輪胎不包含任何活動(dòng)部件。

△韓泰的非充氣輪胎設(shè)計(jì)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(gè)元素

韓泰輪胎設(shè)計(jì)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(shí)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(jià)格是我們的關(guān)鍵決策因素。我們相信3D Systems的Figure 4的價(jià)值。對(duì)我來(lái)說(shuō)，這是非常合適的增材制造系統(tǒng)�！�

4 -輪胎輪廓的標(biāo)準(zhǔn)視覺(jué)原型
韓泰設(shè)計(jì)工作室已經(jīng)擴(kuò)展了Figure 4打印機(jī)的使用，使用它來(lái)開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)的輪胎胎面和測(cè)試剖面。這使得所有新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的迭代速度更快，不僅僅是革命性的，還是進(jìn)化性的。

△除了幫助韓泰的設(shè)計(jì)中心快速開(kāi)發(fā)和測(cè)試NPT非充氣輪胎設(shè)計(jì)外，該公司還可以利用該中心快速評(píng)估新的胎面設(shè)計(jì)，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(jì)的上市時(shí)間和成本

韓泰設(shè)計(jì)中心的增材制造實(shí)驗(yàn)室擁有Figure 4 Standalone 3D打印機(jī)，使該公司能夠在幾分鐘或幾小時(shí)內(nèi)通過(guò)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(jì)的更快迭代，能夠經(jīng)受真實(shí)世界的噪聲和支撐測(cè)試。

更快的迭代
迭代之間的間隔是幾天而不是幾周或幾個(gè)月
將設(shè)計(jì)者從傳統(tǒng)加工的限制中解放出來(lái)
對(duì)于傳統(tǒng)的加工系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，支撐矩陣實(shí)際上是不可能的

快速結(jié)構(gòu)確認(rèn)
可有效檢測(cè)傳統(tǒng)制造方法無(wú)法生產(chǎn)的復(fù)雜無(wú)氣輻條結(jié)構(gòu)。

更豐富的材料選擇
使用增材制造來(lái)開(kāi)發(fā)硬塑料支架、軟橡膠踏板和移動(dòng)熱塑性部件的能力使設(shè)計(jì)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(xùn)到實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)指導(dǎo)，3D Systems和合作伙伴能夠使Hankook design Studio獲獎(jiǎng)的HPS-Cell自動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)研發(fā)進(jìn)度按計(jì)劃進(jìn)行