PUNCH Torino成立于2005年，是一家開發(fā)、集成和生產(chǎn)具有競爭力的變速箱和發(fā)動機解決方案的獨立供應(yīng)商。在歐洲和亞洲的七個辦公地點擁有1750名員工，通過開發(fā)氫燃料電池和電動汽車等創(chuàng)新解決方案來促進汽車、工業(yè)和商用車行業(yè)脫碳。

PUNCH Torino為客戶制造各種原型發(fā)動機，并為現(xiàn)有發(fā)動機設(shè)計開發(fā)和測試新部件。在制造過程中，工程師必須安裝正時鏈條，將發(fā)動機的曲軸連接到一對凸輪軸上。當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)時，沿其長度的凸角打開和關(guān)閉每個氣缸閥門，讓燃料和空氣在合適的時間進入氣缸。當(dāng)正時鏈條鏈輪擰緊時，凸輪軸必須在規(guī)定的位置保持完全靜止，以保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)時正時系統(tǒng)完全同步。如果凸輪軸沒有鎖定到位，氣門可能會在錯誤的時間打開和關(guān)閉，會損壞或摧毀發(fā)動機。

為了防止凸輪軸移動，PUNCH Torino的工程師們設(shè)計了叉形凸輪軸鎖定工具，由Onyx和連續(xù)碳纖維增強材料制成。生產(chǎn)工程師Valerio Ametrano表示，“在擰緊過程中，工具必須能夠承受高達1000牛米的扭矩，并且不能有任何程度的旋轉(zhuǎn)。”凸輪軸鎖止工具是用Markforged X7 3D打印機打印碳纖維增強Onyx材料制成，打印時間大約需要18個小時。

利用Markforged的連續(xù)纖維增強(CFR)技術(shù)打印凸輪軸鎖定工具

如果鎖緊工具在這一關(guān)鍵的擰緊過程中損壞，會出現(xiàn)凸輪軸旋轉(zhuǎn)錯位。團隊就需要松開或拆除正時鏈條，重新開始以上步驟，還要再制造一個新的鎖定工具，這會讓生產(chǎn)時間延誤一天或更長時間。

在發(fā)動機設(shè)計過程中，工程師經(jīng)常會對發(fā)動機部件進行頻繁的設(shè)計改變，尤其是在發(fā)動機開發(fā)的早期階段。每次，團隊必須調(diào)整凸輪軸鎖定工具的設(shè)計，并重新打印新工具。通常，工程團隊可能會同時測試多個凸輪軸設(shè)計，每一種都需要有稍微不同的工具設(shè)計改變。過去，設(shè)計凸輪軸鎖緊工具的過程需要大量的反復(fù)試驗。沒有一種準(zhǔn)確的方法來預(yù)測工具是否足夠堅固，以承受施加在其上的扭矩載荷。他們無法知道鎖定工具的設(shè)計變化是否會損害其結(jié)構(gòu)完整性。此外，因為有限元分析不是為3D打印零件設(shè)計的，所以團隊必須做出許多假設(shè)來設(shè)計滿足他們所有要求的夾具。

Valerio Ametrano說，“他們剛開始使用Markforged的仿真功能，就能夠?qū)㈡i緊工具設(shè)計迭代的平均次數(shù)從八次減少到三次。Simulation功能能夠正常描述鎖定工具面臨的邊界條件、力模量和變形，使用此功能不僅為團隊在制造每個夾具時平均節(jié)省18個小時時間，還節(jié)省了修改零件設(shè)計時所需的工程時間，此外，還節(jié)省了打印機打印時間，大大地提高了生產(chǎn)效率?！?/p>

在Markforged Eiger軟件仿真工具中查看凸輪軸鎖緊工具

利用仿真功能可以驗證零件，優(yōu)化打印方式及碳纖維鋪設(shè)方向，可以生成幾種鋪設(shè)纖維方向進行實驗，比較每種纖維偏差和安全系數(shù)，在幾分鐘內(nèi)就可以看到不同的纖維方式是如何影響零件性能，能夠很輕松地確定最佳打印方法。

在發(fā)動機開發(fā)的早期階段，工程師們有時會頻繁地改變凸輪軸的設(shè)計。如果變化很小，團隊將修改凸輪軸鎖緊工具的設(shè)計，再利用Markforged的仿真功能驗證它所需的強度。如果設(shè)計工程師對凸輪軸設(shè)計進行重大更改，團隊必須重新設(shè)計鎖緊工具，并根據(jù)新設(shè)計重新進行仿真。發(fā)動機制造需要PUNCH Torino團隊在一個地方收集大量的部件和工具，以便他們可以在有限的時間窗口內(nèi)組裝多達八個或十個部件。Markforged的仿真功能有助于確保凸輪軸鎖定工具配置正確，并在需要時隨時可用。

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