第8期 以最新的制造技術(shù)再現(xiàn)老前輩們的極致造物！

目錄

? 用最新的3D打印技術(shù)制作砂型
? 殼體的原材料是什么？
? 高難度的砂型3D建模
? 比對(duì)掃描件與3D建模數(shù)據(jù)，確認(rèn)成品零件精度
? 超出預(yù)期的成品

在富士國(guó)際賽車(chē)場(chǎng)的“富士汽車(chē)運(yùn)動(dòng)博物館”中，展示著豐田內(nèi)部復(fù)原后的夢(mèng)幻賽車(chē)。也許各位讀者們會(huì)有以下幾點(diǎn)疑問(wèn)：夢(mèng)幻賽車(chē)的研發(fā)者是誰(shuí)？他有著什么樣的想法和目的？這究竟是一輛怎樣的賽車(chē)？本次特別企劃將為大家介紹這輛夢(mèng)幻賽車(chē)所蘊(yùn)涵的歷史和意義，并直擊該賽車(chē)的復(fù)原現(xiàn)場(chǎng)，以便于為大家解開(kāi)困惑。

在第8期中，我們將為您介紹通過(guò)鑄造技術(shù)制造變速器殼體、離合器踏板和剎車(chē)踏板的成員們。

用最新的3D打印技術(shù)制作砂型

本復(fù)原計(jì)劃以代表未來(lái)的年輕人為中心，盡可能用當(dāng)年的方式復(fù)原1951年問(wèn)世的夢(mèng)幻賽車(chē)——TOYOPET RACER，以期讓新時(shí)代的人們繼承前人的造車(chē)哲學(xué)和技術(shù)。

在第3期的報(bào)道中，負(fù)責(zé)復(fù)原傳動(dòng)系統(tǒng)的項(xiàng)目組成員們，出色地完成了他們的使命。本期我們將為大家介紹，負(fù)責(zé)復(fù)原變速器殼體、離合器踏板和剎車(chē)踏板等零件的項(xiàng)目組成員。首先是來(lái)自研發(fā)制造中心素形材技術(shù)部的中澤潤(rùn)也，他欲通過(guò)鑄造技術(shù)完成這一挑戰(zhàn)。

中澤于2017年入職豐田公司，當(dāng)時(shí)被分配到鑄造生技部。大學(xué)時(shí)他攻讀的是信息系，負(fù)責(zé)研究編程等工作。

復(fù)原傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)程中，最大的零件就是變速器殼體。遵照復(fù)原計(jì)劃的宗旨，該零件原本也將采用和當(dāng)時(shí)一樣的方法制作。

即先做鍛模，然后用沙子把鍛模填實(shí)，再把做好的模具從砂型中取出，在空洞的部分灌入熔化的鐵水（熔湯）使其成形。但是，如果用鍛模制作砂型的話，會(huì)需要很高的成本和很長(zhǎng)的時(shí)間。

殼體的原材料是什么？

在利用3D打印技術(shù)制作砂型前，有許多必須提前做好的準(zhǔn)備工作。首先，中澤去解讀了當(dāng)年傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖。

鑄造零件前，首先要確定原材料。一般情況下，原材料可以通過(guò)圖紙上JIS（日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）的材質(zhì)標(biāo)示來(lái)確認(rèn)。

原車(chē)的變速器殼體很明顯是鐵制的，但其設(shè)計(jì)圖中的材質(zhì)標(biāo)示“CC1”并不存在于JIS的標(biāo)準(zhǔn)中，這該如何是好？

為了解決這個(gè)問(wèn)題，中澤找到了同部門(mén)的岡田裕二。岡田于1981年進(jìn)入當(dāng)時(shí)的豐田汽車(chē)工業(yè)公司工作，在職41年中30年都埋首在鑄造領(lǐng)域的他，研發(fā)了各種鑄造技術(shù)，可謂這方面的專家。同時(shí)，岡田也非常喜歡汽車(chē)，甚至參與研發(fā)了賽車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)。

高難度的砂型3D建模

在岡田的協(xié)助下，中澤突破了“材料難題”這一障礙后，開(kāi)始著手解決下一個(gè)課題——參考舊設(shè)計(jì)圖紙制作3D打印砂型時(shí)所需建模數(shù)據(jù)。

雖然2D設(shè)計(jì)圖上基本記錄了如尺寸等詳細(xì)信息，但若想創(chuàng)建3D建模數(shù)據(jù)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)圖紙上的信息并不完善，有很多缺失。不解決這個(gè)問(wèn)題，就無(wú)法制作3D建模。因此，中澤參考了保存在合作公司的TOYOPET SD型乘用車(chē)變速器，將缺失信息補(bǔ)全。

使用砂型鑄造法制作零件時(shí)，與一下子就能出成品的切削加工不同，在零件完成前還有一大難題。

為使高溫鐵熔湯（金屬溶液）順利流至砂型空洞的末端，使其冷卻定型后成為與設(shè)計(jì)圖中形狀相同的零件，以及為了防止鑄造零件中出現(xiàn)蜂窩狀氣孔，需要在砂型內(nèi)的熔湯通道上多下功夫。

而且，金屬在冷卻凝固后會(huì)收縮，所以砂型的尺寸需要略大于零件實(shí)際尺寸。另外，將鑄造零件從砂型中取出后，還要進(jìn)行去除多余結(jié)構(gòu)的精加工成形工序，因此，在設(shè)計(jì)成品零件尺寸時(shí)，還要提前打出加工余量來(lái)。

為解決上述問(wèn)題工作組創(chuàng)建了兩種模式的3D建模數(shù)據(jù)。一種是精加工成品數(shù)據(jù)，另一組則是精加工成品前一階段的數(shù)據(jù)。

其實(shí)還有兩位員工與中澤一起進(jìn)行著分析解讀2D設(shè)計(jì)圖、確認(rèn)設(shè)計(jì)圖紙上沒(méi)有記載的信息、制作變速器殼體加工前與完成品兩種3D建模數(shù)據(jù)等工作，他們是同樣隸屬于素形材技術(shù)部的藤原友司和長(zhǎng)谷川匠。中澤出于培養(yǎng)年輕人才的考慮，與上司溝通了自己的想法，隨后上司便找到了這兩位年輕的員工。

另外，同屬素形材技術(shù)部的村上凜，負(fù)責(zé)離合器與剎車(chē)踏板3D建模數(shù)據(jù)制作。這位2021年剛剛進(jìn)入公司的新人，在入職不久便參與了該項(xiàng)目。

比對(duì)掃描件與3D建模數(shù)據(jù)，確認(rèn)成品零件精度

通過(guò)上述方式，以制作完成的3D建模為基礎(chǔ)，用3D打印技術(shù)制造變速器殼體與踏板類(lèi)砂型。

向砂型中澆鑄溶液的工作，由研發(fā)制造中心鑄造部的老師傅們負(fù)責(zé)。待零件冷卻，將其從砂型中取出，進(jìn)行精加工成形工序，與3D建模數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比確認(rèn)后，變速器殼體與踏板類(lèi)的零件鑄造工作終于完成。

負(fù)責(zé)這一工作的是同屬素形材技術(shù)部的宮田剛。

超出預(yù)期的成品

當(dāng)看到變速器殼體、離合器與剎車(chē)踏板成品時(shí)，主導(dǎo)項(xiàng)目制作的中澤感嘆道：“這完全超出了預(yù)期”。

本次項(xiàng)目中有許多如解讀舊設(shè)計(jì)圖、制作3D建模數(shù)據(jù)這種，項(xiàng)目組成員們?nèi)粘９ぷ髦猩儆袡C(jī)會(huì)接觸的工作。所有人都通過(guò)這次項(xiàng)目獲得了寶貴經(jīng)驗(yàn)。項(xiàng)目組以中澤為首，成員們多為20多歲的年輕人。從這點(diǎn)上來(lái)看，這次項(xiàng)目是培養(yǎng)人才的一次絕佳機(jī)會(huì)，十分有意義。對(duì)項(xiàng)目組成員們來(lái)說(shuō)，這次經(jīng)驗(yàn)也一定會(huì)伴隨他們一生，為他們今后的事業(yè)發(fā)展提供巨大幫助。

下回，我們將為大家?guī)?lái)本系列的第9期報(bào)道。介紹懸架、制動(dòng)器的研發(fā)與制作項(xiàng)目組成員們，如何從零開(kāi)始攻克難關(guān)的奮斗故事。敬請(qǐng)期待！

（文章：澀谷康人）