納斯卡車隊Stewart-Haas車隊為了改善剎車系統的性能,已經將目光轉向3D打印。據該車隊聲稱,通過3D技術改進的賽車制動踏板將為今年冠軍挑戰增添一大籌碼。
斯圖爾特-哈斯車隊與歐特克公司合作,利用Fusion 360生成式設計軟件,使其制動踏板輕了32%,同時提高了其剛性和整體安全性。通過雷尼紹的RenAM 500Q系統進行3D打印,改進后的踏板現在已經安裝在科爾-卡斯特的750馬力福特野馬上,目的是使他的單圈時間下降,并幫助他在系列賽的排名中上升。
斯圖爾特-哈斯車隊工程整合經理沃爾特-米切爾說:"能夠利用歐特克的生成設計和雷尼紹的金屬打印能力,將打開以前使用傳統制造方法無法實現的大門。從而提高性能,提高速度,降低圈速。"
3D打印升級剎車
像任何賽車運動一樣,納斯卡是所有關于細微的利潤和團隊將他們的設計推到運動規則的絕對極限,以獲得競爭優勢。斯圖爾特-哈斯車隊的賽車目前在錦標賽中分別排在第10、第23、第24和第28位,該車隊在本賽季初采用了3D打印技術,目的是開發升級產品,提高車手的排名。
在轉向增材制造之前,斯圖爾特-哈斯車隊首先與歐特克公司合作,使用Fusion 360的迭代設計功能來完善和模擬其新的制動踏板的性能。與傳統部件相比,該團隊能夠修改其設計,使其具有復雜的格子狀內部結構,并且預測表明它比以前更硬、更輕。
據歐特克研究團隊的負責人Mike Grau表示:“事實證明,Fusion 360對踏板的優化至關重要。在過去,對于增材制造技術,問題在于你如何創造模擬設計,因為零部件包含這些復雜的晶格結構和空心結構。你如何創建一個裝配設計,提供一個模擬設計?"
△斯圖爾特-哈斯公司剛打印出來的3D剎車踏板。圖片來自歐特克
△打印過程
為了實現這一目標,Grau說,歐特克和斯圖爾特-哈斯公司決定將其踏板設計中的單個元素數量減少到最低限度便于使用。這樣一來,公司的工程師們就能夠創建一個擁有數萬個元素的網格,而不是數百萬個,這對他們運行所需的模擬過程至關重要。
在修改了制動踏板的設計后,斯圖爾特-哈斯公司將其送到雷尼紹公司,在那里用鈦合金進行3D打印,并進行噴砂處理,使其達到最終使用的效果。然而,鑒于該部件的安全性質,車隊在使用前需要在比賽條件下對其進行壓力測試,因此他們在定制的測試夾具上對其進行了3000磅的完整負載限制。
在受壓狀態下,升級后的踏板不僅成功地避免了故障,而且顯示出比前代產品高50%的硬度。對歐特克來說,這個項目最終證明了其軟件在賽車部件優化方面的潛力,盡管這個過程花了兩個月才完成,但該公司堅持認為,這個時間尺度在將來可以大大縮短。
Grau總結道:"最初我們花了一天時間來創建一個單元,兩周后,我們能夠在30分鐘內創建30個單元格,但電腦崩潰了好幾次。六個月后,我們可以在幾分鐘內完成整個晶格的設計。如果你看看我們的來歷和我們的工作,我們取得的進展幾乎是指數級的。"
用3D打印突破壁壘
汽車制造商正越來越多地轉向拓撲優化和生成設計,作為開發具有最終用途的3D打印部件的一種手段。就在去年,弗勞恩霍夫IAPT與菲亞特克萊斯勒汽車公司的工程師合作,將其一款跑車的12個部件整合到一個單一的3D打印懸掛部件中,其重量比原來的要輕36%。
同樣,保時捷也與通快和馬勒合作,為其旗艦車型911超級跑車增材制造升級的發動機活塞。通過使用人工智能主導的3D打印工藝,該制造商已經能夠將冷卻管道整合到實驗活塞的"冠"上,一旦安裝,就能有效地為車輛的發動機增加30匹馬力。
具體到剎車系統,在過去的幾年里,一些汽車公司已經嘗試了3D打印相關部件的想法。2019年7月,CarbonPerformance使用其專有的SK3L370N平臺來3D打印制動卡鉗,不久之后,布加迪設法實現了類似的目標,用SLM 500系統生產鈦卡鉗。
來源:南極熊3D打印網
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