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宝马发明3D打印指套保护工人指关节

时间:2014-07-14 来源:盖世汽车网 编辑:编辑部 点击:次 字体设置:

位于德国慕尼黑的宝马汽车装配工厂正在推进一项试点项目,探究一种创新型人体工程学工具所能带来的好处。该工具是一个有弹性的手指套,防止工人在执行某些装配操作时,拇指关节承受过量压力导致的应力损伤。此时点项目的灵感来源于宝马公司与慕尼黑工业大学人体工程学系合作完成的一篇论文学术成果。

每一个具有弹性的装配辅助指套都是独一无二的,因为它们都是根据每位工人手掌的形状和尺寸而量身定制的。宝马集团在公司内部自己加工出了这些矫正固定工具,并且额外使用了先进的3D打印生产工艺。创新矫正指套率先应用在装配流程中的橡皮塞安装工序上,为了更好的完成涂漆工艺,橡皮塞需要利用拇指按压入排水孔内。然而即便对于那些肌肉力量出众的人而言,这种操作还是有些吃力的。

为了有效避免拇指关节的过度拉伸,热塑性聚氨酯手指套是十分必要的,就如同第二层皮肤一样保护整个拇指区域。在拇指关节部位,装配辅助指套拥有非常好的弹性,拇指可以不受限制的随意移动;拇指外侧的塑性材料得到强化,如果手指拉伸过度,强化组件就会发生碰撞,形成一个有效的稳固装置。得益于辅助指套工具,按压橡胶塞所需的力从拇指区域传向了整个手腕部位。

最初的实际测试中,来自工人们的反馈意见都是正面评价,对指套的使用持肯定态度;现在开展的评估工作为:在将来的生产领域把装配辅助工具作为标准工具加以应用,会有怎样的成效。

每一个指套都是为它的使用者特别订制的,为了实现这个目的,工人们的拇指需要在一个可移动3D人工扫描仪下进行数据采集。基于标准化生产布局,采集的拇指尺寸数据先被加工处理,然后转化成若干个图层;每个图层的厚度如同人们的头发直径,然后指套工具通过选择性激光烧结工艺制造完成。利用图层的数据信息,塑料粉末在预加热结构腔中通过二氧化碳激光进行有选择的熔融。在这种加工工艺下,塑性材料不但能够准确地呈现图层设计的形状,还可以与之前完成的部分有效地结合在一起。

使用的原材料为热塑性聚氨酯,特别适合加工具有灵活性的矫正固定指套;通常来说,聚氨酯有一定弹性,但在较高的材料强度下能够形成结实坚固的塑料制品;机械抗张强度较高,确保材料可以抵挡连续的高强度拉伸,而不发生撕裂。宝马公司对聚氨酯材料的研发已经有很多年了,现在终于获得了可以投放市场的创新材料。该创新材料的最大优势在于,通过组合不同的加工工艺参数,可以制造出多种用于不同机械元件特性的定制化产品。

从1989年开始,宝马公司就把创新型生产程序作为概念化快速成型技术加以应用,现在已经获得了长足的进步;根据各种特殊的零部件需求,宝马公司还会选用不同的工艺和材料。除了选择性激光烧结成型技术,还有很多其他先进技术:平板印刷、Polyjet喷射3D打印、熔融沉积成型、金属流动熔炼(stream smelting)。利用这些技术,宝马公司每年加工10万个零部件,既有小型塑料夹,也包括设计模型以及用于功能测试的汽车元器件。利用创新型生产程序进行小批量生产可以节约经济成本,因为它们往往不需要成型刀具,简化生产流程,所以特别适用于汽车研发和测试中。

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