通用汽车设计采用快速成型技术

【编者按】近20年来，通用汽车设计中心在快速成型技术领域一直处于领先地位。快速成型实验室主要使用两种制造技术，即选择性激光烧结技术以及激光固化快速成型技术这两个技术可将原材料层叠，并制成最终成品。

在通用汽车设计中心大楼之内，雪佛兰、别克、GMC、凯迪拉克品牌的未来车型正在孕育之中。在这里，精英的设计团队正利用高度专业化的三维快速成型设备来设计制造车辆的精密零件乃至整体车架。扩展阅读：3D工业打印机最新技术与应用专题

在保安高度严密的通用汽车设计中心内，若想进入这个特别的三维快速成型技术实验室，需获得额外批准。一群经过专业训练的技术人员在此进行全天候的工作，他们的工作对通用汽车全球范围内的设计师、空气动力学专家以及工程师都至关重要。他们在创造力、灵活性、精确度等方面有卓著贡献，同时还节省了大量的时间和费用。

快速成型实验室主要使用两种制造技术，即选择性激光烧结技术（selective lasersintering，简称SLS）以及激光固化快速成型技术（stereo lithography apparatus，简称SLA）。这两个技术可将原材料层叠，并制成最终成品。

通用汽车公司设计制造运营总监Dave Bolognino解释道："我们可以将该项快速成型技术看成是在食品柜台切冷冻食品的反向过程，每个切片生成后都会连接并形成一个整体。快速成型技术无需模具，而且允许对某一零件或组件多次重复生产和测试，其精密度极高且附加费用极少甚至没有。这是一项具有划时代意义的技术变革。"

选择性激光烧结设备用于在横截面处熔化塑料、金属、陶瓷或玻璃粉末。激光在粉体表面扫描出图案，将颗粒熔合在一起，形成6.35微米厚的切片。随着每一层新粉末的添加、扫描并熔合到前一个切片，该零件便在约460立方厘米大的容器内逐步成型。从肉眼来看，在选择性激光烧结流程中使用的塑料看起来很像单个颗粒直径只有550微米大的糖粉。

为使每一次制作都达到最好的效果，技术人员会最大化利用空间，仔细计算可一次同时完成的最多切片数。选择性激光烧结的制造过程是全自动的，这意味着未经熔合的粉末会围绕在正在制造的零件周围，最后通常无需额外的精加工或修饰。等到其冷却后，将多余的粉末抖落，其中部分粉末还可以回收利用，而完成的零件则可立即投入使用，或与其他零件组合以制造更大型的组件。

激光固化快速成型（SLA）结合光化学和激光技术，将液体感光树脂制成零部件。这种零部件同样需分层制造，由紫外激光在树脂表面勾勒出截面，并在扫描过程中将液体固化。因为树脂不能支撑已成型的部分，所以在制造过程中，每个部件下方会生成一个格子状的微细架构。Materialise公司提供的高科技软件会根据零件的初始三维模型自动计算出所需架构的形状，因此支架的耗材可减到最低。零件制成后，底板将从树脂缸中升起，取掉格子支架后即可得到一个可供使用的零件了。

以上两种技术都曾用于生产创新性车型，如雪佛兰Volt沃蓝达以及电动联网概念车EN--V。在雪佛兰Volt沃蓝达的生产中，快速成型技术被应用于电池冷却系统的设计、开发和验证等领域，以求降低该系统的风阻系数。三维快速成型技术使整个通用汽车轿车和皮卡产品的风洞试验效率得到显著提升。

Bolognino表示："在过去两年中，通用汽车空气动力学实验室的模型检测能力实现了翻倍增长，为提升通用汽车未来车型的燃油经济性作出了巨大贡献，这一切都要归功于快速成型实验室的迅速发展。"

近20年来，通用汽车设计中心在快速成型技术领域一直处于领先地位。过去用粘土造型、切割并在模具中浇注的劳动密集型作业方式要花费几个星期或几个月时间，而现在所用的时间和费用仅仅是过去的一小部分。无论是巴西、中国还是澳大利亚和德国，一旦设计师通过计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）系统建立一个数学模型之后，该数字文件便立刻直接传送到全天候运转的快速成型实验室。该实验室每年要负责两万个零部件的接收、排期、生产制造和快递运输的系统流程。

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