引领创新的前沿阵地
天合汽车的时钟弹簧部件利用了Protolabs的注塑成型技术
在今天的汽车和卡车上，方向盘的作用远不止转向。
如今，转向柱控制模块在方向盘上集成了越来越多的功能，为驾驶员提供了一系列安全和方便的功能。例如，在发生撞车事故时，它可以传递安全气囊展开的信号，还能让你在不把手从方向盘上移开的情况下切换电台。
在所有这些有用的按钮和开关与它们控制的功能之间提供连接——从转向信号和雨刷到巡航控制，甚至是方向盘本身的加热——是时钟弹簧的工作，它是一个冰球大小的塑料圆盘，隐藏在方向盘下面的转向柱控制模块内。
当你按下方向盘按钮时，你可能没有想过会发生什么，你的歌曲的音量会变大，里克·鲍斯肯定会。他是密歇根州天合汽车(TRW Automotive)车身控制系统组的一名设计师。天合汽车是一家专注于主动和被动安全系统的全球性公司。
“(汽车制造商)现在希望在更小的包装中加入更多的功能，”Bowes说。“这是我们的挑战，把所有的功能都塞进这个小包里。你没有看到任何电线挂在方向盘上，所以它们一定有什么地方。”
| 一瞥 |
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作为天合汽车车身控制系统设计团队的一员，Rick Bowes需要设计和测试10多个部件来组成一个新的时钟弹簧组件。
Bowes求助于Protolabs的DFM工具，帮助他加快多次设计迭代，将新设计与现有技术集成在一起。
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基于快速原型的迭代开发
Bowes对时钟弹簧不断改进的关注使他再次回到Protolabs。在过去的五年中，Protolabs已经为TRW制造了数百个时钟弹簧转子，外壳和盖子的原型，Bowes说这些组件构成了时钟弹簧总成的大部分结构。
“一般来说，可能有15或20个零件组成一个时钟弹簧总成，”鲍斯说。“如果其中至少有一半需要制作原型，那么将其乘以我们所做的每次迭代，结果很快就会累积起来。”
当Bowes需要将现有TRW时钟弹簧技术与新设计特性相结合的原型机时，Protolabs的周转速度尤其有价值。
“我能够有效地利用新概念设计的原型零件，使用旧的内部工作原理，”Bowes说，现在正在生产的零件。“我还必须整合不同的思维过程，使其与我们工厂目前的组装过程保持一致。显然，Protolabs在快速制作原型方面派上了用场，为我们的评估和测试服务。”
模压热塑性塑料部件
鲍斯说，TRW使用Protolabs的注塑成型热塑性时钟弹簧转子和由缩醛制成的盖子，以及由PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)制成的外壳。“对于这类零件来说，这是最合乎逻辑的方法，”鲍斯在谈到注射时说造型的过程。“它就在驾驶室里，因为(时钟弹簧)大约和冰球一样大。它适用于多型腔模具。”
在Protolabs使用注塑成型进行原型制作具有成本效益，并且适用于测试和评估零件，特别是如果工程师或设计师需要在转向大型钢制模具之前进一步验证零件设计。鲍斯偶尔也会依赖Protolabs的数控加工只加工原型的一部分的能力，这让他看到一个子系统或设计元素是如何工作的。
鲍斯说，Protolabs在其报价系统中的交互设计分析和公司的应用工程师都帮助了原型设计过程。该系统在上传3D CAD模型的数小时内提供设计和价格信息的反馈。“零件提交非常方便，”Bowes说。“在线界面非常灵活，可以在报价过程中进行调整。”
时钟弹簧组件的原型设计有助于Bowes确保设计变更不会损坏时钟弹簧内部的薄而灵活的扁平电缆(ffc)。ffc提供有线连接，将来自方向盘按钮和开关的信号通过时钟弹簧传递到控制特定功能的电路上。
保护电缆
在早期的设计中，ffc被包裹在一个方向上，类似于机械时钟的螺旋主弹簧，并因此得名。时钟弹簧通常有2到4个ffc，但有时可能会有更多，这取决于OEM的要求。
“这是我们在设计过程中关注的事情之一，以确保它不会被损坏，”Bowes说。“你还必须观察电流，以便能够正确地传输信号。特别是对于安全气囊;它必须在100%的时间内工作，因为它是综合安全系统的一部分。”