案例！詳解如何用3D技術為老爺車制造已停產的零部件

魔猴君  行業資訊   647天前

挑戰：在不影響質量和精度的情況下，顯著加快和簡化從頭開始制造已停產的汽車零部件過程

解決方案：Artec Leo、Artec Studio、AutoDesk Alias、SOLIDWORKS

成果：使用Artec Leo的掃描數據作為參考，從舊的物理零部件到全新CAD模型，準備制造或原型制作所需的時間從幾天縮短到幾個小時

為何選Artec：Leo提供從頭開始構建的自由度，這是其他選項無法比擬的。隨著捕獲數據的時間減少，可以將更多時間用于CAD建模、設計和原型制作 

1、背景

Chad Forward從5歲起就清楚自己想要構建的東西。在澳大利亞領先的汽車設計工作室和定制汽車店做了15年設計咨詢后，他創辦了屬于自己的公司Scratch Build Co，繼續他一直熱愛的事業——制造汽車。

Scratch Build于2012年作為Forward周末投入的副業誕生，現已發展成為設計和協作空間。在那里，Forward和他的分包商——汽車設計師、技術人員和電工——致力于為汽車產品售后市場和定制汽車設計構建解決方案。

“我總是被那些充滿熱情想嘗試制造東西的人所吸引，”Forward說。“通過觀察豐田、福特和其他設計工作室杰出的工程師和出色的設計師，使我真正意識到聘請這些人并建立工作間，讓他們都來創造一些東西，有益于澳大利亞的汽車市場。”

正如其工作室的名字，Forward所做的很多事情都需要從頭開始構建，無論是再也無法購買到的零件，還是客戶想要重塑的整個過程。直到2017年，他的逆向工作流程花費了大量時間，而幾乎沒有什么成果。“有時我需要一整天的時間來測量底盤，獲得真正的基礎測量結果，然后嘗試在CAD中根據這些信息進行建模”，Forward補充說：“我經常因為要趕時間而錯過關鍵性的元素，不得不來回地返工。”

Scratch Build的創始人使用Artec Leo輕松測量任何零件(圖片來自streetmachine.com.au)

”Leo作為Artec最尖端并且真正便攜的掃描儀，是3D掃描行業的重大革命。”

當年Artec發布了無線手持式3D掃描儀Artec Leo時，Forward馬上就被征服了。他說：“20年前，當我從事定制汽車業務時，我認為這項技術在我有生之年都不會出現，”Forward通過Artec的澳大利亞經銷商Objective3D預訂了掃描儀，據團隊回憶，他是第一個收到掃描儀的幸運客戶。

“Leo作為Artec最尖端并且真正便攜的掃描儀，是3D掃描行業的重大革命。我們Objective3D很自豪能夠將這項技術帶到澳大利亞和新西蘭市場，”Objective3D總經理Matt Minio說，“這對汽車工程師特別有幫助，他們可以使用Leo進行零部件逆向工程，并了解它們如何影響汽車的性能。”

Artec Leo的設計兼顧了移動性和易用性，是一款功能強大且獨一無二的3D描儀，無需PC或筆記本電腦即可使用。掃描儀配備的廣角鏡頭能夠輕松捕獲中大型工業零件和對整車進行3D掃描，并保證了精度和出色的分辨率。

該掃描儀配有自動機載處理、無線連接、內置觸摸屏和電池，無論用戶身在何處：定制汽車店、工廠車間還是沒有電力的偏遠位置，掃描儀都能提供完整的自主性和自由移動。

對Forward來說顯而易見：“我花了四年時間下定決心花費4,000美元來買一臺3D打印機，但說服我購買4萬多美元的掃描儀只用了15分鐘。”

2、開始工作

掃描儀交付后，Forward直接將它投入了工作，此后一直沒有停止。如今，所有汽車上需要測量的東西都由Leo進行掃描，無論現場是店里或是在野外，為他和他的客戶節省了寶貴的時間。現在他將剩余的時間花在汽車零件的CAD建模、設計和原型制作上，并使用掃描的數據作為參考。

“不敢相信一臺設備能帶給我這么大的自由。無論位置或零件的復雜程度如何，我現在都能夠輕松地捕獲數據，”Forward補充道。

Forward利用來自Leo的數據作為SOLIDWORKS和Autodesk Alias中CAD建模的參考

(圖片來自streetmachine.com.au) 

通常工作流程是這樣的：Forward或他的一位設計同事開車到客戶那里掃描指定的對象，然后所有數據都被傳輸到他們的一臺專供Artec Studio處理的臺式電腦中。

“我有兩臺臺式電腦：一臺用于處理所有掃描數據，另一臺用于CAD建模。由于我總是有項目在進行中，所以我更希望能同時進行處理，”Forward解釋說。然后，根據掃描的零件，將其加載到SOLIDWORKS或Autodesk Alias中用于創建實體CAD模型。

Artec Leo內置觸控屏讓Forward能實時預覽掃描結果

(圖片來自streetmachine.com.au)

在客戶所在的地方使用3D掃描儀也為Forward帶來了新的工作機會：“每次我帶Leo出差去某個地方，肯定能從當地獲得另一個新項目。客戶會把我推薦到另一個地方，諸如此類，”他分享道。在現場，他還收集了比他需要的更多的數據——建立了他自己的分類目錄，從無法找到的零件中收集有價值的數據。

3、1957年的廂型車

目前為止，Forward使用掃描儀進行的最大項目——1957年International Metro Step Van廂型車的復原，他和另一家汽車店的商業伙伴Luke Williams計劃在2023年底前完成從頭開始的復原工作。

這輛廂型車的車主不僅想按原樣翻新車輛，還希望將其復古外觀與跑車的動力相結合，配備增壓6.2升HEMI Hellcat V8發動機。

作為當今最強大的美系肌肉車Dodge Challenger SRT? Hellcat車型的標準配置，V8擁有超過700馬力，與原車的發動機不同，這將使車主可以在全國各地自由駕駛他的廂型車。除了發動機，他還想調整設計，讓廂型車看起來不那么“臃腫”，并保留所有原廠的電子裝置。

修復前的1957年Metro Van原始車身（圖片來源：Chad Forward）

在收集了車主的設計和工程要求并制作了一些初步草圖后，Forward和Williams提出了一個計劃：由于原車身太舊并且生銹無法修復，因此從頭開始制造整車會更快，以舊零件和改造零件的掃描作為CAD中新零件進行建模的基礎。

3、1 第一階段：雕刻車身

第一步：切割和雕刻車身。計劃是將現有車身或其中一個部件改造成所需的形狀，然后對這個部分進行3D掃描，并將數據作為整個車身在CAD中進行建模的起點。

為了做到這一點，Williams用角磨機切割了原車身，在稍微不同的位置重新進行了焊接，然后使用大量的車身填充物和底漆來制造了一個他滿意的啞光表面。

計劃將其中一個車身部位改造成所需形狀，然后3D掃描+整個車身CAD建模

(圖片來自streetmachine.com.au)

3、2 第二階段：構建底盤

與此同時，Forward將Dodge Hellcat所有動力傳動系統組件——發動機、所有布線、前后懸架——安裝在底盤周圍他建造的基礎平臺上。他想看看所有組件如何組裝在一起，是否符合ADR（澳大利亞設計規定）標準，同時掃描它們確認哪些新的底盤部件需要在CAD中建模。

3、3 第三階段：3D掃描

接下來Forward使用他的Artec Leo對車輛左前角以及底盤和其他內部組件進行掃描。所有的掃描只需要幾分鐘；然后他將所有數據上傳到Artec Studio進行處理并創建.STL文件。

使用Artec Leo掃描廂型車(圖片來自streetmachine.com.au)

使用Artec Leo 3D掃描改造后的車身

后懸架的3D掃描

3、4 第四階段：為車身建模

接下來：對車體表面進行建模。為此，Forward將來自Artec Studio的掃描數據導入Autodesk Alias，這是一款用于汽車外飾的CAD工業設計軟件，并以此數據作為藍圖來繪制未來車身表面的草圖。

Forward使用Autodesk Alias軟件根據他用掃描數據繪制的草圖來創建車身表面

(圖片來自streetmachine.com.au)

Alias軟件中的3D掃描（淺藍色）和CAD 數據（藍色）

3、5 第五階段：為底盤建模

Forward使用SOLIDWORKS，用于底盤和所有其他工程部件的建模。按照相同的工作流程，他將使用Leo捕獲的掃描數據上傳到SW，并圍繞著該數據對新零件進行建模。得到精確的內部組件3D副本，Forward可以在設計過程中將它們作為準確的參考，也可以更加清晰地了解他將遇到的問題。隨著設計的進展，他掃描了更多的部件，并將它們作為參考模型添加到軟件中。

Forward將用來建模的底盤掃描作為在SOLIDWORKS中創建CAD模型的基礎

3、6 第六階段：激光切割和焊接新組件

在經過SOLIDWORKS處理后，Forward將所有CAD組件傳送到激光切割機，然后焊接到底盤上。

在進行焊接到底盤之前，激光切割待組裝的平面部件(圖片來自streetmachine.com.au)

焊接完所有底盤部件后，完整的內部結構被送到汽車電工那里，將底盤與Hellcat的原始部件組裝在一起。同時，Forward準備根據掃描數據的建模切割出車身表面（第4階段中），來進行汽車車身沖壓，然后用于制造面板和測試配件。

Forward將用于制作車身沖壓的新車身外觀的最終設計

團隊預計將在未來12個月內完成所有車身工作，并預留多幾個月的時間，在2023年底前完成內飾、涂裝和其他完善工作。一旦完成，Forward希望這個項目能成為很好的橋梁為其他的工作室和客戶帶來啟發。

“我認為Metro Van作為如何重塑整個汽車，是一個很好的例子，”Forward說。“雖然我們的過程漫長，但將舊車按原樣修復遠比在3D掃描儀的數據支持下從頭開始建造，需要更長的時間。能夠根據捕獲的3D數據、進行逆向工程，制作部件——這就是我創業的初衷。”

“當HD模式推出時，我大吃一驚，就如同我買了一臺全新的掃描儀。”

Forward從不遲疑改用了3D掃描。能夠創建汽車部件的精確數字副本，再也不用手工測量，徹底的改變了他的工作方式，提高了他收集數據的準確性以及整體生產力。

而這一切都會日益精進。“我一直對Artec為保持領先地位的精益求精和不斷升級印象深刻，”他說。“每次軟件升級，對我來說都是一次全新的體驗。Artec Studio 15和16之間的差異令人難以置信——當HD模式推出時，我大吃一驚，就如同我買了一臺全新的掃描儀。”

來源：南極熊