長(zhǎng)沙理工大學(xué)的FNX-17華曙高科定制版賽車，運(yùn)用3D打印技術(shù)以實(shí)現(xiàn)賽車輕量化和優(yōu)質(zhì)化
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相較于去年的FNX-16，長(zhǎng)沙理工大學(xué)汽機(jī)學(xué)院CRT賽車隊(duì)的FNX-17延續(xù)往年成熟經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用3D打印技術(shù)以實(shí)現(xiàn)賽車輕量化和優(yōu)質(zhì)化。其方向盤、立柱、進(jìn)氣總成、搖臂等41個(gè)關(guān)鍵零部件均采用華曙高科先進(jìn)的3D打印技術(shù)，其中60%采用了金屬3D打印技術(shù)。賽車各零部件嚴(yán)絲合縫，車身設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、輕量化等性能更優(yōu)異，整備質(zhì)量?jī)H為225KG，加裝限流閥后最高時(shí)速可達(dá)140Km/h。
FNX系列賽車，名字源自于“Phoenix”一詞,象征著鳳凰涅槃之意，同時(shí)也體現(xiàn)出CRT車隊(duì)不斷創(chuàng)新、不斷進(jìn)取的精神。賽車?yán)^承了車隊(duì)設(shè)計(jì)理念的精華，進(jìn)行了大量的創(chuàng)新，并運(yùn)用了湖南華曙高科技有限責(zé)任公司多項(xiàng)3D打印設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。
從設(shè)計(jì)到最后完工，他們用了一整年。在FNX-17的設(shè)計(jì)制造過程中，運(yùn)用了大量的虛擬仿真分析和優(yōu)化計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了整車輕量化、可靠性提升和整車性能優(yōu)化。如通過輪轂輪輻一體化設(shè)計(jì)，3D打印輪轂，使車輪共減重2kg。更多采用相同規(guī)格的耳片或安裝接頭，提高了零部件通用性，縮短設(shè)計(jì)及制造周期。
輪輻輪轂一體化的結(jié)構(gòu)能使汽車更好地實(shí)現(xiàn)輕量化，若使用傳統(tǒng)減材制造方式，材料去除率高達(dá)到93%，浪費(fèi)嚴(yán)重，而金屬3D打印技術(shù)能使此類異型零件一體成型，在曲面型零件制造中具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。
同時(shí)賽車的其他性能上也進(jìn)行了優(yōu)化，如三球銷外殼的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)可維護(hù)性，采用干式潤(rùn)滑系統(tǒng)提高了賽車高速轉(zhuǎn)彎時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑性能，采用電子水泵精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)水溫區(qū)間提高了車輛可靠性，運(yùn)用電動(dòng)氣動(dòng)換擋以實(shí)現(xiàn)了起步控制和自動(dòng)升檔，縮短了換擋時(shí)間，采用電子節(jié)氣門提高了油門響應(yīng)速度和精度等等。
長(zhǎng)沙理工大學(xué)與湖南華曙高科技有限責(zé)任公司自2013年開始合作，連續(xù)四年將3D打印技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)生方程式賽車。FNX-17華曙高科定制版賽車，則是今年車隊(duì)與其共同研制的一款賽車，并將作為華曙高科3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用示范。
賽車上數(shù)十個(gè)形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳統(tǒng)工藝加工困難的零部件，CRT車隊(duì)開展了3D打印設(shè)計(jì)和制造。如排氣系統(tǒng)二合一接口、進(jìn)氣系統(tǒng)穩(wěn)壓腔和進(jìn)氣歧管、懸架系統(tǒng)立柱、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)及方向盤、大部分的空氣動(dòng)力學(xué)套件等。3D打印賽車零部件經(jīng)過華曙高科工程師和長(zhǎng)沙理工CRT賽車隊(duì)合作優(yōu)化設(shè)計(jì)，兼顧了輕量化和強(qiáng)度的雙重要求，對(duì)賽車燃油經(jīng)濟(jì)性和安全性等性能的提升具有重要意義。
采用金屬3D打印的排氣第二歧管包括其二合一接頭部分，一方面避免了傳統(tǒng)焊接工藝帶來的密封性不佳等問題，使歧管內(nèi)壁更加光滑氣流通過更加順暢，后期焊接難度也大大降低;另一方面不受實(shí)際加工水平限制，歧管形狀可完全根據(jù)仿真分析優(yōu)化后的數(shù)據(jù)制造，使設(shè)計(jì)意圖得到最佳體現(xiàn)。
賽車上有41個(gè)零件是采用的3D打印技術(shù)，未來將有更多的汽車零部件可以采用3D打印技術(shù)。3D打印不僅是制造技術(shù)，更為設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)開拓了一片嶄新天地。以賽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)為例，新的3D打印賽車進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行了一系列仿真優(yōu)化，在保證一定進(jìn)氣系統(tǒng)流動(dòng)均勻性的基礎(chǔ)上，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)，基于3D打印技術(shù)制作的進(jìn)氣歧管可以使設(shè)計(jì)者發(fā)揮出進(jìn)氣系統(tǒng)的最大潛力，而不需受制于傳統(tǒng)加工工藝。
采用尼龍3D打印技術(shù)打印進(jìn)氣腔，有效避免傳統(tǒng)加工工藝局限，能滿足賽車輕量化，高強(qiáng)度等要求。
3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，特別是在汽車、航空航天等領(lǐng)域，方程式賽車是典型的汽車應(yīng)用，可充分地發(fā)揮金屬、尼龍3D打印的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。