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制造汽车内部的塑料构件是一件费力的事情。除了要确保它们的功能需求外，这些部件通常都有严格的外观要求，因而不能使用快速成型设备来生产。最简单的方法是将这些部件喷射成型，但是这种方法成本太高，而且过于费时，汽车制造商难以接受。设计生产遥控车门系统和无钥匙锁具的Ortech公司最近找到了一种快速、低价的方法，可以制成模塑模型。
最近，该公司着手使用Protomold系统来制造原型。该公司的这种快速喷射成型技术可以在三天内将三维CAD模型变成制成品。Protomold系统与传统的塑模制造方法有些不同，Ortech公司使用高速数控机床制造铝制型芯和型腔，用普通的塑模机械生产各种工程塑料制成的部件。而这些塑料可以由公司提供，也可以由客户供应。
Protomold和传统的塑模技术的最大不同在于他们的软件。Ortech公司开发了自己的基于网络的塑模设计系统，大大提高了生产效率。仅需数小时，这个软件就可以分析得到三维CAD模型，并给出用于喷射成型的关于部件尺寸和外表的报告。此报告同时也可以会通过电子邮件发给客户，并附上详细的报价单。
一旦客户决定购买一定数量的部件，该公司的软件系统就会自动生成用于生产铝制模具的刀具切削路径。这大概需要约一天时间，由工程师核查CAD文件和监测刀具。据Protomold 的前任董事长和CEO Brad Cleveland称，一个标准的运行周期大概需要10-15个工作日。如果顾客愿意支付额外费用的话，Protomold可以在三天内生产出部件。
这种方法对部件的整体外形和尺寸还是有一定限制的（见附件）。但是，大部分情况下，采用这种方法可以造出与量产型毫无差别的部件。就Ortech而言，能得到塑模部件给公司带来很大的变化。公司的产品研发部经理Brian Bolton尝尽了快速成型的“酸甜苦辣”，也没有发现一种能够同时满足Ortech尺寸要求和外观要求——钥匙和锁具部件的颜色和质地要与车内的环境相匹配。“即使是原型，我们也不能降低标准，给客户提供看起来就像是用胶带粘起来的东西。”
基于数年的经验，Bolton开始相信目前的喷射成型技术是制造塑模原型部件最好的办法。“我很高兴看到从Protomold那里得到的原型部件使用的材料与我们生产部件一样，”他说。当然他期望的远不只这些。
快速成型
该系统的速度起着重要作用。Bolton最初采用Protomold的技术来生产Saab SUV的遥控车门及点火系统——钥匙、锁具等。这个钥匙代表了Ortech将无钥车门和发动机防盗锁止系统，以及应答机集成于一体的首次尝试。据Bolton回忆，当时Ortech只有不到一年的时间开发该系统。
一年也许听起来很长，但重复修订设计耗费了大量时间。Bolton回忆当时Saab的母公司General Motor公司，开始要求Ortech公司使用无钥车门和先前的电池组尽快设计出这种钥匙时的情景。过去这些电子器件通常集成在钥匙链上，因此Ortech的工程师开始时把它们和发动机防盗锁止系统的芯片一起镶嵌在两片PPE/PA制成的钥匙把中。“这并不是简单的重新封装，电子器件的位置很重要。” Bolton说，“电子器件、电池和锁片之间的相对位置即使只变化了几千分之一英寸，也会影响无线电应答器与点火锁天线的工作。”
部件的外型而不是功能设计问题花费了Ortech公司大部分的研发时间。Bolton说，当Saab车辆设计部门提出了自己的要求时，GM便否定了Ortech三维钥匙把模型。设计师们无疑提出了更具有吸引力的钥匙设计方案，但是他们提出的一些钥匙把的轮廓设计使得Ortech的工程师们不可能将电子器件整合到一起。经过多次反复和数周的协调之后，Saab的设计师和Ortech的工程师们终于找到了令双方都满意的方案。“问题在于这个过程耗费了我们所有的时间，” Bolton说。他估计所有的这些反复使得Ortech公司在没有原型的情况下，只有三个月的时间来生产出真正的产品。“那些闲聊并不能成为我们推迟供货时间的理由。”在确认传统的加工方法不可能如此迅速地完工的情况下，他最终“绝望”地找到了Protomold。
几天之内造出真正的部件
当最终的费用问题谈妥之后，Bolton开始将他的三维CAD模型上传到Protomold网络报价系统中去。“这一上传过程非常简单，而且该系统兼容我们自己开发的非标准Pro/E文档。”一天之后，当Bolton查看他的电子邮箱时，看到了一份HTML格式的报告，内容包括加工的报价、设定和部件本身。 （图片）
实际上现今的所有汽车钥匙中都带有某种类型的电子器件。这些新的钥匙把是Ortech公司为即将面世的Saab SUV设计的，其中整合了无钥车门系统的电子器件和发动机防盗锁止系统的应答器。 该报告还包括了不便利用Protomold系统加工部位的设计分析。例如，Ortech的部件模型上有一些加工部位的直径小于Protomold铣床的最小加工直径。而且，当时Protomold系统不支持侧面加工。“这的确是个问题，因为事实上我们以前所有的部件都有某些种类的倒扣，”就目前钥匙这一任务而言，钥匙外壳的装配需要加工出倒扣。
另外，报告简要地标示出Protomold部件可能与生产设计图之间的明显区别。Bolton对该报告使用不同颜色和"智能视图"来标注部件模型问题区域的方法给予了极高的评价。基于手头的这份报告，Bolton决定，对原型产品的直径做适当的调整，去掉扣合功能，采用胶水粘和合的办法进行装配。因此，他下了定单，而且在下单后仅仅10天就收到了真正的部件。
侧面加工
Protomold公司的快速喷射成型工艺能在三天内将CAD模型转化为真实的部件，其生产速度惊人。但生产速度的提高降低了部分设计的自由度。公司的CNC（数控机床）、成型机和基于网络设计和生产软件在部件尺寸及复杂程度上的局限已经显现出来了。最近，部分问题也得到了改善。Protomold 公司的总裁兼CEO Brad Cleveland说，“我们正在逐渐对生产工艺进行重要的改进。”
Joseph Ogando， DESIGN NEWS高级编辑
电子邮件：jogando@reedbusiness.com.
原载《DESIGN NEWS China》
3/18/2006
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