速度與創新！快來體驗F1賽車制造界的3D打印先進應用

魔猴君  行業資訊   907天前

賽車運動，如廣為人知的F1賽車，是世界上速度最快、技術最為領先的運動之一。而賽車制造技術伴隨其運動的發展，一直在工業創新領域中遙遙領先。本期，分享的是新西蘭賽車制造團隊Hartley Engines 將遠鑄智能3D打印技術融入生產的應用案例。

 EnginesHartley Engines 使用3D打印部件、坯料部件和預浸碳纖維部件混合成的賽車發動機 。 

Hartley Engines 是一家來自新西蘭的賽車制造公司，為賽車和一些小型汽車提供發動機的設計、研發和制造。旗艦發動機包括10,000rpm、1,000+HP的V12發動機，以及高轉速的 “一級方程式啟發 Formula 1 Inspired ” 四凸輪V8發動機。擁有卓越賽車生產技術的Hartley Engines，在諸多賽車工程創新項目中獲得了獎項。而Hartley Engines生產的賽車在新西蘭和澳大利亞各大賽車活動中贏得了冠軍，并且在邦納維爾打破了陸地速度紀錄（1000cc迷你車）。

Engine_Hartley Engines_2Hartley Engines公司尼爾森-哈特利（右）工作室討論發動機設計理念。圖中（左1）3D打印設備為遠鑄智能FUNMAT HT。

 擴大業務

只為更好地傳達賽車技術理念

在過去， Hartley Engines 的主要業務一直是為專業賽車比賽中的頂級團隊生產賽車發動機，他們的大部分的開發項目都非常保密，只為特定的客戶提供服務。最近，為了更好地傳達他們的賽車技術理念， Hartley Engines 開始向通用引擎開發商提供他們的引擎套件和開發技術，同時也向世界各地的普通消費者零售他們的賽車組件。另外Hartley Engines 發動機的生產優勢之一是能夠非常迅速地完成設計和相應開發，并且投入生產。他們的工廠由5軸數控銑床、數控車床、發動機測功機和氣流測試設備組成。

將增材制造技術帶入生產

因為隨著業務模式的變化，尼爾森和他的團隊也在不斷優化生產鏈思路，使其達到新的水平。他們開始嘗試采用增材制造技術生產部件，探索在發動機研發中使用3D打印的可能性。“我很早就發現了使用3D打印的優勢。一些高端塑料材料的特性令人印象深刻，非常適合做發動機的進氣歧管和感應部件。團隊用在進氣道的材料是，含有25%的碳纖維的高溫尼龍（PA），PA-CF的溫度兼容性優于傳統工藝鋁。它的傳熱速度非常慢，這讓進氣道可以盡量保持涼爽，一旦低溫空氣進入發動機，其就能幫助燃燒。” 尼爾森-哈特利還表示， “3D打印流道和喇叭口的額外好處是設計的靈活性。團隊非常重視進氣口的形狀，它不只是簡單地在一塊板上加工一個圓孔，可以通過3D打印完成極其復雜的曲線和形狀，從而使其與汽缸蓋的CAD模型保持一致。”

為滿足生產要求保駕護航

盡管3D打印的優點充滿了吸引力，然而令 Hartley Engines 困擾的是，即便是在測試中成功了的3D打印的樣件，往往還是難以達到 “生產要求”。在收到第一臺INTAMSYS FUNMAT HT 3D打印設備之前，Hartley Engines在打印高溫聚合物的成功率約為15-20%。浪費的打印件遠遠超出了Hartley Engines的承受能力，當一些塑料的價格超過500美元/公斤（加上運往新西蘭的運費）時，通過3D打印零件來優化產業鏈的可能性變得微乎其微。然而，FUNMAT HT 3D打印設備的到來，使這一情況發生了改變。隨著Hartley Engines 采購了第二臺FUNMAT HT，現在他們正在車間里建立一個增材制造部門，另外一臺INTAMSYS FUNMAT HT也在采購中。

隨著業務的發展，Hartley Engines 一直面臨著要盡快將零件推向市場的問題。由于賽車零部件都是單體定制，傳統制造工藝并不能滿足他們的需求。在合理規劃增材制造流程后，Hartley Engines 能夠同時運行多臺打印機。FUNMAT HT 3D打印設備相比傳統制造工藝更有效率，且具有更高的投資回報率。

3D打印部件主要用于進氣歧管的空氣角和流道

3D打印也被用于制作渦輪增壓發動機的排氣管，下左圖是打印樣件。首先會用FUNMAT HT將樣件分塊打印，然后把幾塊樣件的表面仔細打磨后拼接在一起。下右圖是復合材料模具經過整個碳纖維鋪設和固化過程后制成的最終高性能產品。

渦輪增壓發動機的通風口

從賽車到更廣泛的制造應用

方程式賽車的制造技術處于開發制造技術的前沿，在與賽車制造團隊共同開發的過程中，增材制造設備廠商也提煉出先進的制造工藝，從而進一步確認市場競爭地位。毋庸置疑，賽車運動仍然是技術加速器之一。在過去十年中，增材制造-3D打印技術已成為賽車現代設計和原型、以及參賽車輛零部件制造過程的重要部分。增材制造零件在賽車運動中獲得不斷的完善，最終將自上而下的延伸到更廣泛的商業環境中。如著眼于更廣泛的汽車制造領域，伴隨著3D打印技術的發展，基于材料擠出工藝的塑料及復合材料3D打印技術在汽車行業的應用場景也日漸豐富，在汽車行業的幾乎每一環節都能承擔相應的任務。

此前，曾分享了遠鑄智能3D打印技術的汽車制造應用，在早期的設計開發環節中，FDM/FFF 3D打印技術能夠輔助設計研發環節的原型驗證；在生產環節中，可用于制造工廠需要的工裝夾具；在汽車后市場中，可應用于汽車的改裝、維修等定制化的需求，包括小批量生產終端零件。

相信隨著3D打印技術成熟度的進一步提升，未來汽車制造領域將與3D打印技術結合的更為緊密。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/shendujiedu/42518.html