【3D打印】3D扫描和打印在Arrinera Hussarya超级跑车的开发中的应用

　　波兰第一台超级跑车，阿列格里拉·哈萨雷亚(ArrineraHussarya)，是波兰振兴和重生汽车产业的象征。正如我们已经看到的那样，超级跑车的发展是一个严格的过程，主要是通过采用新的制造技术，如3D扫描和3D打印。

　　与大多数当代波兰汽车项目不同，ArrineraHussarya从头开始构建。也就是说，超级跑车的身体，发动机和内饰都经过重新设计，不仅满足了高性能汽车所需的要求，而且代表了超级跑车的美感。

　　逆向工程有助于降低生产成本

　　可想而知，重新设计一款超级跑车不仅费时费力，而且成本也非常高昂，而且Arrinera的工程师们一直在寻找加速汽车开发周期和降低成本的方法。通过这一努力，团队决定使用逆向工程，重构现有元素的技术文件以重新设计它的过程。

　　为了对汽车的部件进行逆向工程，该团队使用SMARTTECH3D扫描仪精确地捕获汽车零件的几何形状。3D扫描使他们能够编制有关要重新设计的汽车零件的综合信息和数据。我们来看看工程师如何在3D扫描的帮助下设计和制造新的离合器壳体。

　　运动离合器(与汽车的动力传动接合和脱离的装置)与普通车中的离合器完全不同，因为它受到完全不同的压力类型。810Nm扭矩不仅需要可靠而又轻便的离合器设计。正如工程师所解释的那样，3D扫描仪可以捕捉现有离合器壳体的技术特征，使其能够使用CAD软件进行重新设计和调整，以满足超级跑车的测量和要求。

　　绿光3D扫描

　　具有10万像素检测器的MICRON3D绿光3D扫描仪也用于捕获汽车零件的测量。基于绿光的扫描技术使测量比使用白光的3D扫描仪更精确30%。在800x600mm的视野下，3D扫描仪可以获得0.084mm精度的扫描形状的点云。

　　实际上，这些数字意味着通过单次测量可以扫描等于80x60厘米的区域。另外，由于扫描仪的永久校准测量体积，每次使用前不需要校准该设备。

　　3D扫描仪作为计量装置

　　SMARTTECH3D扫描仪进行的测量是基于测量表面上图案的投影。图案根据曲率而变形，并由集成在测量头中的检测器记录。该装置仅测量检测器可见的表面。为了从各个角度获得有关几何的综合信息，需要使用旋转平台来扫描物体。旋转台的承载能力超过300公斤，直径为50厘米，足以对大多数汽车零部件进行完整的测量。

　　由于特殊的软件算法，来自检测器的图像被转换为??点云。每个点都包含有关X，Y，Z坐标中描述的几何形状的信息，后处理可用于质量控制，或者像Arrinera的情况一样，可以在CNC机床上重新设计和铣削模型。

　　根据分辨率，来自单次测量的点云可以分别为5或10百万分，分辨率为5或10百万像素。百万像素的数量影响从给定对象获得的细节范围。在Arrinera的情况下，使用了具有10万像素检测器的3D扫描仪，因为需要准确地再现测量对象的边缘。

　　离合器壳体从两侧进行了扫描，这使工程师能够获得两点云。对于每个点云，有六个单独的测量。使用与3D扫描仪集成的旋转台预先对齐各个测量。

　　使用SMARTTECH3Dmeasure软件对齐点云

　　扫描过程完成后，可以使用SMARTTECH3D扫描仪附带的软件SMARTTECH3Dmeasure将点云转换为三角形网格。然而，在转换之前，团队首先需要调整测量结果。

　　为此，他们使用了一个三点法，其中为点云选择了三个常用点。基于此，软件自动确定云的位置。目标是获得完全代表扫描对象的点云。使用旋转台显着简化了结果对齐的操作，因为它将其分成了表示每个侧面的两组点。

　　然后，团队使用全局对齐功能，该功能根据点的位置精确地将所有点云彼此对齐。在这个阶段，团队还删除了不同测量的重叠区域。

　　在这些操作之后，点云被转换为三角形网格。对于Arrinera，选择STL格式。三角形网格也可以用作CAD建模的基础。Arrinera制造和调整CAD模型，然后发送到运行CNC机床的软件。

　　用定位标记扫描大对象

　　由于物体的大小，在测量实验室中的旋转台上的3D扫描并不总是可能的。在这种情况下，可以通过使用定位标记的替代方法在生产线上进行测量。Arrinera给出的第二个例子使用这种方法。

　　Arrinera工程师面临着一个挑战汽车的左槛适应优化结构，以保持车辆的对称性，另一侧的门槛必须与完全相同的形状制成。Arrinera使用的常规测量方法不允许它获得完整的几何形状，因此决定使用SMARTTECH3D技术。

　　现有基础的几何数据直接从物理原型收集。ArrineraHussarya站在一个平台上，但是进入门槛受到车门的阻碍。由于门槛的尺寸远大于3D扫描仪的视野，因此必须使用具有定位标记的扫描功能。

　　使用标记的测量方法依赖于在扫描对象上附加特殊的定位标记。SMARTTECH3Dmeasure软件在两个单独测量之间找到五个常见的定位标记，然后对齐它们。3D扫描仪操作员可以对其工作进行全面的了解，并且可以轻松地添加扫描窗台的剩余部分。投影仪和检测器之间的锐角使得Arrinera团队能够获得大量的几何数据。

　　使用定位标记进行3D扫描的结果是预先对齐的浊点。由于SMARTTECH3D软件的直观设计和个性化操作的自动化功能，SMARTTECH3D软件的后期处理也会每次完成。在这种情况下，还需要在GeomagicDesignX中创建一个参考CAD模型，该模型由Arrinera使用。该型号与制造汽车零件的切割和弯曲机兼容。

　　使用给定元素的CAD模型也可以使用3D打印技术进行快速原型制作。对于其3D打印需求，Arrinera选择了波兹南公司OMNI3D，其旗舰产品Factory2.0ProductionSystem使用FFF(熔丝制造)技术创建大幅面3D打印。

　　OMNI3D用于Arrinera超级跑车的打印零件，包括其镜面外壳和11刻度的进样口。除了简单的快速成型外，它还允许超级跑车制造商使用ABS制成的零件。由于使用3D打印机，Arrinera能够减少零件重量，这在超级跑车中尤其重要，在超级跑车中，质量是决定是否安装特定元件的关键组件之一。

　　设计和建设赛车不仅是一项工程专长，也是一场金融挑战。3D技术既节省了成本，又节省了数据采集，原型设计和生产调整所需的精度。由于使用3D技术，Arrinera能够显着加速原型设计过程，并缩短了汽车生产所需的时间。