那不勒斯公共交通公司Azienda NapoletanaMobilità（ANM）已獲得意大利3D打印工程公司3DnA的幫助，為那不勒斯的公交和電車網(wǎng)絡(luò)重新設(shè)計(jì)機(jī)械部件。3DnA使用逆向工程技術(shù)來(lái)3D打印“臺(tái)車頭”，該“臺(tái)車頭”將每輛公交車連接到網(wǎng)絡(luò)的空中電源線，并機(jī)械地將固定在車頂上的導(dǎo)桿導(dǎo)引到。市場(chǎng)上不再有這種備用手推車頭，并且由于傳統(tǒng)制造方法的交付周期超過(guò)一年，因此選擇了3D打印來(lái)填補(bǔ)供應(yīng)鏈中的空白。

舊的和新的3D打印小車頭安裝在那不勒斯公共汽車上。圖片來(lái)自3DnA。

對(duì)手推車頭進(jìn)行逆向工程

由于手推車頭的原始設(shè)計(jì)幾乎沒(méi)有可用數(shù)據(jù)，因此3DnA訴諸使用3D掃描對(duì)組件進(jìn)行反向工程。一旦獲得掃描，該公司便著手使用3D建模軟件來(lái)重建小車頭，使其適合增材制造。

在過(guò)程的設(shè)計(jì)階段，3DnA使用了Materialise的Magics軟件。使用Magics，該團(tuán)隊(duì)能夠根據(jù)方向和最佳支撐來(lái)優(yōu)化金屬印刷工藝，以確保在印刷階段獲得成功。3DnA在最近改建的Pomigliano d’Arco工廠生產(chǎn)了3D打印手推車頭。在這里，它利用兩種不同的印刷系統(tǒng)來(lái)制造小車頭所需的金屬和塑料零件。對(duì)于鋁制組件，選擇了德國(guó)3D打印機(jī)制造商SLM Solutions的SLM500機(jī)器。同時(shí)，部署了來(lái)自3D打印機(jī)制造商Stratasys的Fortus F900 3D打印機(jī)來(lái)制造塑料零件，這些零件是由該公司的ULTEM 9085樹(shù)脂制成的，該樹(shù)脂是航空航天領(lǐng)域中常用的超級(jí)聚合物。

2020年夏天，意大利運(yùn)輸辦公室生產(chǎn)，測(cè)試并送交了無(wú)軌電車的原型。目前，已經(jīng)重新設(shè)計(jì)和制造了兩種類型的無(wú)軌電車，其中數(shù)十種已經(jīng)為電車網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)。

左：臺(tái)車頭上印有AlSi10Mg。右：臺(tái)車頭上印有Ultem（Stratasys）和AlSi10Mg。圖片來(lái)自3DnA。

通過(guò)3D打印進(jìn)行重新設(shè)計(jì)

3D打印正越來(lái)越多地轉(zhuǎn)向零件的重新設(shè)計(jì)，以填補(bǔ)供應(yīng)鏈的空白，減少備件的交貨時(shí)間并降低制造成本。最近成功的一個(gè)成功例子是在Covid-19大流行期間，當(dāng)時(shí)3D打印公司介入，以在供應(yīng)鏈出現(xiàn)故障時(shí)保持生產(chǎn)在多個(gè)部門(mén)進(jìn)行。

可以部署逆向工程軟件和3D掃描技術(shù)來(lái)優(yōu)化3D打印的零件，并且已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域的各種應(yīng)用中成功實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。在航空航天領(lǐng)域，增材制造軟件開(kāi)發(fā)商Betatype協(xié)助設(shè)計(jì)和重新設(shè)計(jì)了金屬3D打印的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，3D打印的鋁合金熱交換器和發(fā)電機(jī)殼體。同時(shí)，美國(guó)陸軍航空與導(dǎo)彈司令部（AMCOM）創(chuàng)建了UH-60L黑鷹直升機(jī)的虛擬3D模型，希望能夠重新設(shè)計(jì)和3D打印不再生產(chǎn)的零件。

Digital twin technology也正在部署中，以加快零件重新設(shè)計(jì)的時(shí)間并加快3D打印組件的生產(chǎn)。這些是反映其物理對(duì)應(yīng)物的產(chǎn)品，組件或系統(tǒng)的數(shù)字化藍(lán)圖，可用于CAD/CAM過(guò)程以快速生產(chǎn)3D打印零件。Digital twin technology一直是不可預(yù)見(jiàn)的運(yùn)營(yíng)中斷期間制造設(shè)備生產(chǎn)的一個(gè)有趣的研究領(lǐng)域，并且以前被用來(lái)提高能源部門(mén)的生產(chǎn)率并幫助機(jī)器過(guò)程開(kāi)發(fā)。

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