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赛车制造新玩法!3D打印机守护新西兰赛车制造公司创新之路

时间:2022-07-08 13:40:22 来源:远铸智能 作者:远铸智能 浏览量:393
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赛车运动,如广为人知的F1赛车,是世界上速度快、技术为领先的运动之一。而赛车制造技术伴随其运动的发展,一直在工业创新领域中遥遥领先。工业3D打印机制造商INTAMSYS远铸智能,将先进的工业FDM技术引入赛车制作产业链中,与赛车制造商们共同探索,赛车制造新历程。


Hartley Engines 是一家来自新西兰的赛车制造公司。他们为赛车和一些小型汽车提供发动机的设计、研发和制造。他们的旗舰发动机包括10,000rpm、1,000+HP的V12发动机,以及高转速的 “一级方程式启发 Formula 1 Inspired ” 四凸轮V8发动机。拥有卓越赛车生产技术的他们,在诸多赛车工程创新项目中获得了奖项。而他们生产的赛车在新西兰和澳大利亚各大赛车活动中赢得了冠军,并且在邦纳维尔打破了陆地速度纪录(1000cc迷你车)。


扩大业务只为更好地传达赛车技术理念


在过去, Hartley Engines 的主要业务一直是为专业赛车比赛中的顶级团队生产赛车发动机,他们的大部分的开发项目都非常保密,只为特定的客户提供服务。最近,为了更好地传达他们的赛车技术理念, Hartley Engines 开始向通用引擎开发商提供他们的引擎套件和开发技术,同时也向世界各地的普通消费者零售他们的赛车组件。另外Hartley Engines 发动机的生产优势之一是能够非常迅速地完成设计和相应开发,并且投入生产。他们的工厂由5轴数控铣床、数控车床、发动机测功机和气流测试设备组成。



图:尼尔森-哈特利(右)在FUNMAT HT工作室讨论发动机设计理念


将增材制造技术带入生产


因为随着业务模式的变化,尼尔森和他的团队也在不断优化他们的生产链思路,使其达到新的水平。他们开始尝试采用增材制造技术生产部件,探索在发动机研发中使用3D打印的可能性。“我很早就发现了使用3D打印的优势。一些高端聚合物的材料特性令人印象深刻,非常适合做我们发动机的进气歧管和感应部件。我们用在进气道的材料是,含有25%的碳纤维的高温尼龙(PA),PA-CF的温度兼容性优于传统工艺铝。它的传热速度非常慢,这让进气道可以尽量保持凉爽,一旦低温空气进入发动机,其就能帮助燃烧。” 尼尔森-哈特利还表示, “3D打印流道和喇叭口的额外好处是设计的灵活性。我们非常重视进气口的形状,它不只是简单地在一块板上加工一个圆孔,我们可3D打印机完成极其复杂的曲线和形状,从而使其与我们汽缸盖的CAD模型保持一致。”


FUNMAT HT为真正满足生产要求保驾护航


尽管3D打印机的优点充满了吸引力,然而令 Hartley Engines 困扰的是,即便是在测试中成功了的3D打印的样件,往往还是难以达到 “生产要求”。


在收到第一台INTAMSYS FUNMAT HT之前,Hartley Engines在打印高温聚合物的成功率约为15-20%。浪费的打印件远远超出了Hartley Engines的承受能力,当一些塑料的价格超过500美元/公斤(加上运往新西兰的运费)时,通过3D打印零件来优化产业链的可能性变得微乎其微。尼尔森激动地告诉我们, “有很多业内人士跟我说过,我们不可能在3D打印机上制作生产零件,但INTAMSYS证明了我们可以做到!”


随着Hartley Engines 采购了第二台FUNMAT HT,现在他们正在车间里建立一个增材制造部门,另外一台INTAMSYS FUNMAT HT也在采购中。


3D打印机


图:使用3D打印部件、坯料部件和预浸碳纤维部件混合成的赛车发动机


随着业务的发展,Hartley Engines 一直面临着要尽快将零件推向市场的问题,由于赛车零部件都是单体定制,传统制造工艺绝不可能满足他们的需求。一台INTAMSYS FUNMAT HT 3D打印机的成本是Hartley Engines 现有的5轴数控机床成本的1/30。 且传统制造方法中的机器,设置起来耗时又繁琐,只是为了加工或制造一个零件,Hartley Engines 往往需要花费数小时来设置机床和制作工具。而在合理规划增材制造流程后,即使同时运行多台打印机,也只需要简单按下启动键。所以FUNMAT HT实际上变得比设置数控机床更有效率,且具有更高的投资回报率。


3D打印机


图:3D打印部件主要用于进气歧管的空气角和流道


3D打印也被用于制作涡轮增压发动机的排气管,下左图是打印样件。首先会用FUNMAT HT将样件分块打印,然后把几块样件的表面仔细打磨后拼接在一起。下右图是复合材料模具经过整个碳纤维铺设和固化过程后制成的最终高性能产品。



图:涡轮增压发动机的通风口

相信在不久的将来,越来越多的赛车生产商会在不断地创新跟探索中引入增材制造技术。也期待更多的优秀制造商,如 Hartley Engines, 不放弃改革与研发创新,与 INTAMSYS远铸智能一起推进精益制造方法。

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