应用3D扫描、三维设计和3D打印技术修复汽车四驱系统

2017-12-04

3D Systems公司的员工Dan Sample从跟公司医疗建模小组的合作中明白了3D打印的强大之处。然而，2015年当他的丰田Tacoma 卡车四驱系统坏了的时候，他并不认为这里可以用到3D打印技术。

Dan生活在美国科罗拉多州，由于当地天气和地形的原因，一年四季都要使用四轮驱动系统。当意识到它无法工作的时候，他把它拿到了日常的修理店咨询。修车人员都认为是前差动传动装置坏了，替换这个部件将花费300至400美元，此外还有人工费600美元。这么小个东西这么贵?Dan被吓了一大跳。.

(图 1 右侧上方：损坏的传动齿轮)

Dan 说：“我知道前传动装置在4驱系统中非常重要，但没有意识到有多么重要，直到我开始研究整个机械装置的运转原理。一个周末我在叫了几个朋友，我们把传统装置从前轴上卸下。”

该传动器可以让四驱系统进行工作，如果没有这个装置，他的卡车就变成2驱的。Dan把整个传动器都取了出来，发现外部部件都能工作，找不到哪里出了问题。他和朋友们决定仔细查看一下，把传动器拆开，看一下内部结构有没有问题。

当他发现内部一个小的塑料齿轮坏了的时候，他就开始上网搜寻可用的替换产品，而不花费全部的钱更换整个部件。他意识到，用过的传动装置很难找到，而且等的时间非常长。他突然想到：可不可以扫描后，3D打印出这个部件?

(图 2 左上侧：在Geomagic Freeform软件中使用3D扫描数据创建的模型)

回到办公室，他使用3D Systems的Capture扫描仪对这个部件进行了扫描。将扫描数据导入Geomagic Freeform自由造型软件后，使用扫描数据重建齿轮的3D模型。Geomagic Freeform中可以很容易的对3D数据进行修改，使用软件的造型工具对设计进行优化。得到最终设计后， Dan使用Freeform工具比对和分析了新数据和原始扫描数据，尽可能的提高准确性。

当模型完全符合齿轮的尺寸要求后，Dan将它直接保存为STL，采用不同材料将其打印出来，并测试其刚度和强度。在多次测试之后，得到了强度最高的一款，可以与使用CubePro 3D 打印机打印出来的ABS塑料强度相媲美。

“我非常担心装上3D打印零件的传动器能不能让四驱系统工作。我知道零件的外表面看起来几乎一模一样，但是不知道能不能正常工作，把它装上后我们试着启动四驱系统。”

Dan 装上了齿轮，重建并制造了前驱动，还将它装回了卡车。这个零件可以完美工作!

“我第一眼看到的时候非常震惊。我真的不敢相信3D打印的部件能够工作，我的四驱系统又回来了，但没有花费1000美金甚至更多的费用。” Dan花了几天制作这个零件，不到一个小时就把它打印出来。在3D打印的帮助下，他又可以在科罗拉多覆盖有雪的山地上行驶了。