高性能材料3D打印如何應(yīng)用于終端部件的小批量生產(chǎn)

魔猴君  知識(shí)堂   1226天前

ULTEM?,PEI, PAEK和PPSU等高性能工程塑料，在輕量化、隔熱性、電絕緣性，耐用性方面都有顯著的優(yōu)勢(shì)，在許多情況下能夠成為比金屬合金更經(jīng)濟(jì)、高效的替代品。基于材料擠出工藝的高性能工程塑料3D打印技術(shù)，在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)定制化、小批量生產(chǎn)方面為工業(yè)級(jí)制造應(yīng)用帶來(lái)了低成本輕量級(jí)解決方案。這一點(diǎn)在方程式賽車制造領(lǐng)域已得到驗(yàn)證。

本期，將分享電動(dòng)方程式賽車輕量化零件增材制造應(yīng)用實(shí)例，并通過(guò)這些應(yīng)用來(lái)透視高性能工程塑料3D打印技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)輕量化終端零部件的小批量生產(chǎn)。

電動(dòng)方程式賽車E0711-11 EVO全新亮相，大量使用高性能工程塑料3D打印零部件。

從最終部件到備件

來(lái)自德國(guó)斯圖加特大學(xué)(University of Stuttgart)的學(xué)生電動(dòng)方程式賽車隊(duì)GreenTeam在即將到來(lái)的新賽季之前，發(fā)布了最新車型E0711-11 EVO。EVO 曾是一輛在斯圖加特地區(qū)的破紀(jì)錄的賽車，E0711-11 EVO正是以此命名，代表了他們對(duì)新賽季的展望。GreenTeam對(duì)EVO寄予了厚望，在其身上投入了大量的精力。“在過(guò)去兩年里，我們幾乎重新為EVO量身定制了所有的部件，”負(fù)責(zé)整車管理的Karsten Müller說(shuō)到。車隊(duì)成員們開發(fā)了一種新的車輪組件，從空氣動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度提供了更多的自由度，方程式賽車采用了碳纖維輪圈的輕量化設(shè)計(jì)，新的制動(dòng)卡鉗，并且通過(guò)3D打印零件應(yīng)用到車身系統(tǒng)里。

 多樣化的3D打印應(yīng)用

3D打印零件應(yīng)用在新電動(dòng)賽車上不同的位置，E0711-11 EVO大約有99個(gè)零件是使用INTAMSYS-遠(yuǎn)鑄智能的FUNMAT HT 3D打印設(shè)備制造的。3D打印使得零件的制造比傳統(tǒng)制造的速度快得多，為了更好的備戰(zhàn)新賽季，車上還有很多零件通過(guò)3D打印作為備件使用，以便在賽事中能夠快速地更換零件。

FUNMAT HT設(shè)備3D打印的各種賽車零部件（圖源自GreenTeam）

E0711-11 EVO是GreenTeam開發(fā)的第一輛擁有如此多高性能工程塑料3D打印部件的賽車。3D打印塑料部件相比于機(jī)加工的部件能夠?yàn)橘愜嚋p重50%。

由于具有足夠的機(jī)械性能，這些高性能材料可以用于賽車。而3D打印提供了快速且經(jīng)濟(jì)高效地修改組件設(shè)計(jì)的能力，部件可以按需打印，成本低，交期短。此外，塑料部件還具有不導(dǎo)電的特性，相比起金屬部件，在電動(dòng)賽車的制造中更受青睞。

 更輕、更快、更省錢

INTAMSYS-遠(yuǎn)鑄智能為GreenTeam 車隊(duì)提供了 FUNMAT HT 3D打印機(jī)、INTAM?線材以及新賽車3D打印應(yīng)用方面的咨詢。

ULTEM?9085材料3D打印高壓電池系統(tǒng)母線（圖源自GreenTeam）

3D打印部件在他們的新電動(dòng)賽車電池系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)和電力電子等各個(gè)部位都有體現(xiàn)，E0711-11 EVO在賽事中必須承受極端的條件，使用高性能工程塑料可以滿足優(yōu)異機(jī)械性能、高耐化學(xué)性能、良好阻燃性和高強(qiáng)度重量比等要求。

ULTEM?1010材料3D打印的定制墊片（圖源自GreenTeam）

GreenTeam用ULTEM? 9085 3D打印了高壓電池系統(tǒng)母線。ULTEM? 9085材料具有高性能、耐化學(xué)腐蝕、熱穩(wěn)定等特點(diǎn)，同時(shí)可以作為金屬零件的替代品。與以前用機(jī)加工的零件相比，用高性能材料3D打印零件使賽車重量減輕了不少。INTAMSYS FUNMAT HT 3D打印設(shè)備專為PEEK、ULTEM 等高性能材料3D打印而設(shè)計(jì)，同時(shí)也支持PA、PC、ABS等工程塑料。用PEEK、PPSU或者ULTEM等高耐熱材料打印的部件被用于制作電動(dòng)賽車中的支架、墊片和母線等真實(shí)部件，以代替之前賽車中使用的金屬部件。Green Team也用ABS和PC為不同的組件定制一些蓋子和外殼。

3D打印已經(jīng)為賽車領(lǐng)域帶來(lái)了諸多好處，不僅有助于縮短新設(shè)計(jì)的開發(fā)時(shí)間，并生產(chǎn)可提供顯著性能優(yōu)勢(shì)的最終用途部件，未來(lái)，GreenTeam還將繼續(xù)使用INTAMSYS-遠(yuǎn)鑄智能的 3D打印設(shè)備和高性能材料來(lái)探索3D打印在方程式賽車中的更多可能。

更廣泛的制造領(lǐng)域怎樣應(yīng)用高性能材料3D打印技術(shù)？

方程式賽車的制造技術(shù)處于開發(fā)制造技術(shù)的前沿，在與賽車制造團(tuán)隊(duì)共同開發(fā)的過(guò)程中，機(jī)床和增材制造設(shè)備廠商也提煉出先進(jìn)的制造工藝，從而進(jìn)一步確認(rèn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)地位。毋庸置疑，賽車運(yùn)動(dòng)仍然是技術(shù)加速器之一。在過(guò)去十年中，增材制造-3D打印技術(shù)已成為賽車現(xiàn)代設(shè)計(jì)和原型、以及參賽車輛零部件的制造過(guò)程的重要部分。增材制造零件在賽車運(yùn)動(dòng)中獲得不斷的完善，最終將自上而下的延伸到更廣泛的商業(yè)環(huán)境中。那么，更廣泛的工業(yè)制造領(lǐng)域如何利用高性能材料3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速交付、低成本與輕量化？高性能材料3D打印如何助力生產(chǎn)制造？工業(yè)制造企業(yè)怎樣實(shí)現(xiàn)塑料3D打印技術(shù)的小批量生產(chǎn)？

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