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开源造车,个性化定制,逆向工程扮演何种角色?

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Local Motors美国洛克汽车公司通过扫描黏土制成的概念汽车模型与现成零部件实现模具零部件的快速创建,并使用GeomagicDesign X将高精度的CAD数据导入SOLIDWORKS软件。

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在Geomagic Design X的帮助下,Local Motors公司是数十年来美国汽车行业的首个极具破坏力的竞争者,Local Motors公司利用3D扫描技术加快产品上市的速度


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试想一下,你置身于二十世纪初,和亨利•福特坐在一起,他对你描述了关于未来生产线的场景,可以为所有人生产买得起的汽车;又或者,你和费迪南德•保时捷在一起,身处于战后资源稀缺的时代,他设想了一种基于大众汽车部件构成,专为汽车爱好者打造的车,并配备有一个轻质的运动底盘。

在和Local Motors公司员工交谈的过程中,同样会有类似的体验。这些梦想家对于大规模汽车定制生产充满热情,与福特先生或是保时捷博士的观点一样激进。


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Local Motors公司开发的不仅仅只是全新的定制汽车,更是一个能够让设计师、制造商和汽车爱好者们聚在一起的社区。当我们说到定制一词的时候,并不是指你父亲给他的别克车选择灰绿色内饰那样的场景,而是具有更深层次的含义。Local Motors公司计划每个月举办设计比赛,让消费者从中选择自己喜欢的车身风格,还可以选择动力组成、传动系统甚至是燃料。Local Motors公司的第一个生产型号就是Rally Fighter(拉力战士)。


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Rally Fighter的外观
像是一辆架高了底盘的超跑
Rally Fighter的车身尺寸与汉兰达相仿
但跑车般的设计
却让他拥有截然不同的动感
车身设计借鉴了不少经典车型的设计
前脸的圆形头灯
进气格栅
修长的引擎盖和高高隆起的翼子板
都与1973年雪佛兰科迈罗非常神似
尾灯来自本田思域
低矮的水滴形驾驶舱
A柱采用隐藏式设计
两条金属横梁却外露
造型很像科幻电影中的太空舱
Rally Fighter的车身采用空间钢管结构
碳纤维材质车壳
动力系统是前中置的
通用LS3 6.2L自然吸气V8引擎
最大马力430Ps
峰值扭矩575nm
匹配六速自动变速箱
0-96km/h加速时间6秒
最高时速被限制在210km/h
这应该是出于车身高度
避震器支撑性和轮胎抓地力的考虑
Rally Fighter的技术绝对谈不上顶级
但是设计却能让他超凡脱俗

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按照他们的生产理念,就是要避开大规模集中生产的工厂模式,而是偏向于小型的本地生产单元。所有生产单元都可以提供组装、销售以及售后服务,同时也能享有集中采购、制造以及底盘与传动系统等常见部件的组装等方面的优势。


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正如他们在网站上所称:“如果说福特与通用汽车的大规模生产与销售方式引领了第一代汽车制造产业,丰田的精益生产系统引领了第二代汽车制造产业,那么Local Motors代表的就是首个全面运营的‘汽车3.0’公司。”

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是不是很激进?

的确!


所以可以想到,他们的设计过程肯定也是非常前卫的。比如,当工程师根据黏土概念模型创建模具时,他们绝不会采用以前的技术。Local Motors选择了3D Systems公司的3D扫描仪,他们使用3D扫描仪对现成构件进行快速的扫描,随后创建适合检查和虚拟装配的CAD模型,同时以制作生产模具的方式全面捕获黏土概念模型的形态。


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将扫描数据转换成可编辑的CAD格式数据比看起来更有难度。一开始,Local Motors公司购买的是另一个逆向工程软件产品,但是他们对于该软件创建的NURBS形状数据却不甚满意。软件商曾承诺可以生成“参数化表面”,但是Local Motors需要的不仅仅是这些——他们需要将自己的工程技术与扫描仪提供的几何结构相结合,用于创建CAD模型,同时无需在CAD软件包与逆向工程软件之间来回切换。

第一步棋走错之后,Local Motors公司被推荐使用Geomagic Design X逆向工程软件,一切从此开始云开雾散。来自Local Motors公司的Mike Pisani在博客上发表了自己的感受。“该软件可以让工程师捕获所扫描部件的设计意图,并从中提取其棱柱特征和任意的表面形态,从而可以在如SOLIDWORKS等CAD软件包中使用。”


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来自3D Systems经销商JMRSystems公司的Jim Green比较了不同的逆向工程流程:“Local Motors所使用的基于表面的流程需要根据扫描数据中制作一个水密网格,然后再制作表面模型,随后再将表面导入CAD中,最后开始CAD建模。GeomagicDesign X直接击中要害,根据扫描数据可以直接制作CAD模型。”


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扫描仪的第一应用就是根据外部供应商提供的零部件创建CAD模型,比如下图所示的增压器。对于尺寸正确的型号,需要在诸如发动机舱这样的新设计区域范围内进行匹配度检查。对于这项工作而言,没必要太吹毛求疵,但是却需要以参数化的手段调整部分特定的参数。Local Motors使用的是快速曲面造型和参数建模的手段来生成具有关键特征的可编辑尺寸的参数化CAD模型,以及可用于描述保持不变部分的表面。


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Pisani观察到:“网格和表面(操作)就如同学习一种全新的语言。另一方面,Design X的界面与SolidWorks几乎完全相同,因此我们的团队从扫描数据进入可以识别并与SolidWorks装配相匹配的模型的这一过程,几乎可以无缝对接。”


Pisani列举了DesignX基于CAD的逆向工程流程的三大主要优势:

  • 学习曲线更短,因此大多数团队成员能够立马在匹配度研究中使用扫描数据。

  • 流程更快——无需浪费时间制作过渡的、一次性的模型。

  • 模型精度更高,如果模型偏离了扫描数据,可以立刻观察得到。Design X可以让我根据特征的重要性以及模型的用途更有选择性地分配我的工作时间。


3D扫描仪和Design X两者的结合使得Local Motors公司得以节省开支,并加快了产品上市的时间。

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来源: 3DSystems软件解决方案

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