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            企業新聞

            使用Artec Eva完成定制汽車底盤的高精度3D掃描

              挑戰:一家領先的高性能底盤設計公司需采用新方式,大幅提升日常項目工藝速度,同時不犧牲準確度和安全性

              解決方案:Artec Eva、Artec Studio、Geomagic Design X

              效果:采用Artec Eva進行3D掃描,數字捕獲車身、零部件,設計貼合的定制底盤和FEA強化后的汽車部件,用于賽車和特殊項目,包括美國SEMA改裝展,節省了幾小時到幾天的時間。

              探索頻道的熱播節目Twin Turbos Doug & Brad DeBerti的主持人和Jack Fisher使用Artec Eva掃描

              Jason Heard不想犧牲睡眠。他和合作伙伴Jack Fisher多年來制作了幾百個高性能底盤,沒有一個出現問題。

              要說汽車會發生哪些故障,特別是在野外或賽道上馳騁時,除了嚴重的撞車事故,一般故障不會對司機造成生命危險。

              無論是爆缸、電氣系統故障還是變速箱損壞,幾乎都不致命。但底盤故障,基本都是很嚴重的。

              所以,現代高性能底盤設計領域變得越來越火。如果設計的底盤太輕,那強度和安全性就不如人意。但如果使用更多更堅固的材料,底盤性能必然受到影響。

              多年來,Tekk Consulting Inc的南加州底盤設計師始終為定做的每一款底盤追求高的強度質量比。

              Tekk Consulting 使用Artec Eva為Brad DeBerti的《The Performance Truck》節目制作的數字渲染

              他們在業內被稱為“能搞定事”的人,客戶必須提前幾個月預定,他們源源不斷地服務私人客戶和一些業內大咖,包括幾家大型原始設備制造商。

              但事情并非一直這么順利。Tekk Consulting Inc已經從事了十多年的底盤設計,2018年,他們遭遇了瓶頸。盡管技術方面無懈可擊,但他們卻始終在和時間賽跑,只有這樣,才能以一貫的高標準交付項目。

              Artec Eva掃描1990福特Bronco部件后的數字渲染

              當時的情況,已經不允許服務新客戶了,這也就意味著他們不能再承接大型項目,無法在競爭激烈的底盤設計行業脫穎而出。

              于是Jason和Jack從頭到尾徹底反思了自己的工藝流。他們開始尋找更快更緊湊的新方式,同時不犧牲分毫品質。他們思考的第一個問題就是如何測量車身和零部件。

              卡尺、卷尺和直尺是他們之前采用的傳統測量方式,以確保數值準確無誤。但這一過程非常耗時,不同項目可能要耗費幾小時到幾天不等。

              上網搜了一下,他們發現有些汽車定制廠商不再使用手動測量法,而采用3D掃描。每個項目都能節省幾個小時。反復搜索后,他們找到了Artec 3D網站。

              Artec Eva一下吸引了他們。Eva是一款輕質手持式3D掃描儀,每秒捕獲數百萬點,幾分鐘后即可為汽車部件和其他物體制作出高度準確的3D模型。于是,他們致電當地的Artec經銷商,預約一次現場演示。

              用Heard的話說,“搞定了。演示開始15分鐘后,我們就清楚,這個問題解決了。立馬支付購買。也不用什么培訓,很容易上手。甚至不需要看使用說明。買完后,我們整個下午都用它在車間掃描。那天結束時,我們已經完全掌握了新工藝。”

              Jack Fisher使用Artec Eva掃描出展2019年福特SEMA展的Brad DeBerti福特F450后部

              從那以后,Tekk Consulting Inc開始每天都離不開Artec Eva,完成了數百個項目,包括Brad Deberti的《The Performance Truck》,為10家頂級汽車制造商提供服務,包括各類底盤、肌肉車、各類SEMA項目等。

              Heard解釋道,“如果問業內任何一個人,隨便哪個人,他們都會說:名聲就是一切。不管什么原因,只要出了問題,還是乖乖退出這行。所以干這一行,沒什么捷徑可走,安全第一,永遠不要眼高手低。”

              他繼續補充道,“Artec Eva讓我們能實現更多,做得更好。同時,不犧牲準確度或安全性。事實上,我們能對任何車體結構、部件幾何完成數字采集,無論有多復雜。又快又精準。”

              Jason Heard為Deberti的《The Performance Truck》項目使用 Artec Eva掃描2020豐田Tacoma駕駛室內部

              Heard這樣描述Eva的掃描工藝:

              “對于零部件,我先做個旋轉臺,把部件放上。如果部件反光,我再用一點嬰兒爽身粉或其他消光噴霧。這大概只增加了1/5000的涂層厚度,所以不影響掃描質量。”

              他繼續補充道,“接下來掃描部件,一面掃描兩次,另一面再兩次,確保沒有遺漏。對于機械部件,比如螺栓孔之間的精確距離以及孔本身的大小,我會先用千分尺測量,然后在Geomagic Design X中畫出來。非常簡單快捷。”

              “掃描車身和駕駛室時”,Heard說道,“我們通常先進行一個整體的‘幾何采集’,也就是先采集整體結構。然后,我們再回頭掃描每一塊。之后將這些掃描與第一次的掃描對齊。之后我們在Artec Studio中處理掃描。”

              DeBerti“The Performance Truck”項目中Artec Studio處理Artec Eva掃描的截屏

              他解釋了Artec Studio中的處理流程:“我用了橡皮擦,可以輕松擦除不需要的部分。比如旋轉臺底部、道具等等。時間如果不充裕,我就進行自動對齊,否則我會手動處理,全部對齊后,進行全局配準等操作。”

              “但對于大型駕駛室和結構,我不會進行全局配準,只做尖銳融合,因為這項功能就能把所有數據拼接起來,效果還很不錯。”

              然后,他們把掃描導出至Design X/SOLIDWORKS 2020,繪制底盤。

              根據Artec Eva 3D掃描制作的福特9英寸Third Member Assembly(用于精準制作后部車罩)CAD制圖

              Eva幫助Tekk Consulting Inc設計出內部空間大的卡車(@ThePerformanceTruck),“底盤圓管貼合卡車外殼,”這樣的話駕駛室空間也更大,駕駛員頭部就能離底盤更遠。從安全角度來看,用Heard的話來說,“這太關鍵了。”

              若遭遇不幸,出現翻車,我們只能盡可能加大司機和底盤間距。借助Eva,我們可以把這個距離做到最大。“這對我們而言是大的亮點。得到車身掃描后,直接就能設計出像手套般貼合的底盤。”

              使用Artec Eva掃描的兩座Can Am X3底盤、懸掛系統、部件

              問原始設備制造商索要CAD文件時,每個汽車定制商一定都經歷過那種漫長的等待,令人沮喪。更糟糕的是,如果項目交期將至,客戶天天給你來電,這種時候,耐心就消磨殆盡了。

              Heard說道,“如果必須先拿到CAD才能開始,那我們是沒法完成交期的,絕無可能?,F在我們不用等了。只要自己掃描就行,無論是保時捷、豐田還是一些部件,都行。”

              很快完成的GTR發動機Artec Eva掃描

              他繼續補充道,“等我們拿到姍姍來遲的CAD文件,再和Eva掃描一對比,你猜怎么著?哇!簡直一模一樣,毫無例外。起初我們還很驚訝,但幾百個項目過后,我們都習慣了?,F在我們不等CAD文件了。直接掃描,開始設計。就這一步都幫我們節省了幾天時間。”

              Brad DeBerti豐田Tacoma《The Performance Truck》項目中Artec Eva掃描(藍色)和豐田原始設備制造商的數據(黃色)貼合

              就底盤設計而言,很少有這么好的CAD數據。所以3D掃描就成為推動項目進展的關鍵一環。Heard解釋道,“有了Eva,我能掃描部分或整個底盤。掃描文件還能保留。非常好。”

              談及該技術帶來的可能性,他補充道,“我能在Geomagic中進行任意改造,既可以3D打印,也能進行數控銑削加工,還能線上出售給全球同行。那些店只有1-3名師傅,每年制造10-20輛車,業內90%的商家都在網上。”

              至于制造過程中的公差問題,直接在生產線上3D掃描駕駛室和車身,可以清楚看到公差。Heard說,“大家都知道,原始設備制造商的CAD文件是不考慮制造公差的。他們完全不考慮。”

              他解釋道,“如果是輛美國車,大概會出現1/4”的誤差,這是可以接受的。如果是輛很昂貴的進口車,可能是1/8”。Eva的掃描效果比這個還要嚴格。所以,看到3D掃描和CAD文件差異,就會把公差考慮在內。”

              Heard可以一天內掃描多個對象,而手動測量的話是辦不到的,他解釋道,“舉個例子,昨天上午,我掃描了一輛全新福特Raptor的前懸掛,360度,無一遺漏。然后我掃描了五個車座,以及托架幾何,繪制底盤時,這些掃描可隨時導入CAD文件中,座椅就能安上了。”

              利用Artec Eva掃描的前控制臂和組件制成的Can Am X3底盤剖面圖

              Tekk Consulting Inc欣然接受了Eva 3D掃描,他們甚至開始在DIYoffroad.com上的數字市場在線出售自己的掃描。多年來,來自幾十個國家的幾百家汽車定制商和底盤設計師聯系了他們。他們的市場越來越大。

              Heard多次向業內人士推薦Artec Eva。用他的話說,“我非常樂意與大家分享。包括我們在用的這些技術,真的很棒。非常感謝Eva,讓我們走到今天,幫我們接到了大量訂單,還能選擇自己滿意的項目。”

              Jason Heard展望了未來,“每家汽車商店、每位設計師都會擁有自己的3D掃描儀和3D打印機。市場已經出現了這一趨勢。也就是說,全球專家都會貢獻數字作品,在自己店內使用或在線出售。”

              Artec Eva為Tekk Consulting的一項SEMA展項目掃描了33福特駕駛室

              他繼續解釋道,“我舉個例子說明一下:一個意大利人用Eva掃描了一輛全新法拉利,還有他需要的部件,擋泥板、保險杠等,幾小時后,他把這些數據打包,或進行定制設計,打造成寬體大包圍。”

              33 Ford發動機和組件的Artec Eva掃描數字渲染

              Tekk Consulting Inc的高性能設計工作還包括另一部分,即通過薄殼近似法對掃描部件進行有限元分析(FEA)。這就需要捕獲部件的精確尺寸,分析機械強度和硬度、彎曲程度,以及在CAD中的偏差值。通過這一工序,可重新設計某個部件,解決故障,同時確保部件性能不變,甚至更好。

              Artec Eva掃描的部件,即將在CAD下進行FEA分析

              以前,要進行FEA分析,必須手動測量幾個小時,還要核查和重測。

              但現在,有了Eva,幾分鐘就能精準捕獲這些部件。從控制臂到回轉接頭,翻車防護桿到整個懸掛系統都沒問題。不需要重新測量,也不需要反復估算。

              即將進行FEA:2020福特Raptor懸掛系統和控制臂的Artec Eva掃描

              Heard解釋了FEA的重要性,“FEA做的多好看不重要,只要數據出錯,哪怕是一點點,就勢必帶來災難。人類不可能精準地彎曲旋轉那些部件,來避免失誤,提升性能。絕不可能。”

              他繼續說道,“但Eva幫我們解決了這個難題?,F在,我可以午飯前就掃描完一堆部件。當天還能做完分析,每一步都按計劃進行,直到完成最終設計。”

              DeBerti Toyota Tacoma《The Performance Truck》一瞥,可見Tekk Consulting定制底盤

              Heard在總結Eva對其帶來的影響時表示,“以前制造一輛跑車,其中一環就要14-16小時,但現在,2-3小時搞定,差別太大了,而且Artec Eva的3D掃描還提升了準確度和車輛安全性。”

             

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