CRP USA為UVic提供3D打印碳纖維賽車零件，耐受高溫可達150°C

2023年9月4日，南極熊獲悉，3D打印材料和服務提供商CRP USA與維多利亞大學UVic Formula SAE Racing團隊合作，以開發(fā)3D打印碳纖維填充的賽車部件。

作為長期合作關系的一部分，兩家公司生產了多種整體部件，包括方向盤和潤滑系統(tǒng)元件。碳纖維填充復合Windform材料已應用到激光燒結增材制造工藝當中，用于生產3D 打印組件。

在最近發(fā)布的案例研究中，兩家公司聲稱使用 Windform 材料進行 3D 打印使團隊能夠生產出多功能且具有最佳機械性能的功能部件。  

維多利亞大學 UVic Formula Racing 動力總成負責人 Luke Wooldridge 評論道：“CRP USA 3D 打印的所有組件的耐用性令人難以置信。老實說，當我們在賽道上時，我們對這些零部件要求很高，但它們仍然能夠發(fā)揮作用。例如，今年在測試中，我們猛撞了一個交通錐，這次撞擊足以剪斷連接前翼和底盤的螺釘并折彎鋁制安裝臂，但沒有損壞連接在另一側的Windform XT 2.0材料制成的翼型插件。”

△維多利亞大學 SAE 方程式賽車。 照片來自維多利亞方程式賽車。

3D打印賽車零部件

一個值得注意的組件是團隊新設計的油和水收集罐，以更好地與底盤包裝集成。這些部件由Windform SP 3D 打印而成，Windform SP 是 Windform 專業(yè) 3D 打印材料系列中的一種碳纖維填充復合材料。

據(jù)稱，Windform SP 部件能夠很好地承受溢出的油和冷卻液的高溫。Woolridge 解釋說：“當冷卻液溫度達到約 125°C、油溫達到約 150°C 時，兩個模塊均未發(fā)現(xiàn)明顯損壞。”

Windform XT 2.0是另一種碳纖維填充復合材料，用于 3D 打印新的方向盤面板，其中包含改進的駕駛員控制開關。Wooldridge 補充道：“Windform XT 2.0 提供了更好的成品部件，因為我們制作的內部打印件都無法提供部件所需的耐熱性、抗沖擊性和陽光耐受性。”

方向盤主體是使用 Windform XT 2.0 3D 打印的，而手柄則是使用Windform RL（來自 Windform 系列材料的熱塑性彈性體）生產的。

△3D 打印的接水罐。 照片來自 CRP USA。

關于賽車的動力總成系統(tǒng)，CRP USA 近年來與 UVic 團隊合作開發(fā)了油底殼的多個迭代版本。由于 Windform SP 具有抗沖擊性和耐高溫性，因此每次迭代均采用 Windform SP 制造。

此外，Wooldridge 強調，增材制造工藝的靈活性使團隊能夠降低油底殼的整體高度。這種高度的降低使團隊能夠降低發(fā)動機在底盤中的位置，從而降低汽車的重量分布并提高賽道性能。

單向擋板門等防晃動功能也已直接融入 3D 打印部件中。此外，CRP USA 還利用 Windforn SP 3D 打印定制油拾取器，以配合油底殼設計。

賽車隊的空氣動力學系統(tǒng)包括使用 Windform XT 2.0 生產的 3D 打印前翼插件。這些插入件充當從中央翼元件到兩個外部翼元件的過渡，為前翼提供到底盤上的連接點。

最后，該賽車的進氣系統(tǒng)由 CRP USA 在 2019 年使用 Windform XT 2.0 增材制造。據(jù)說該進氣系統(tǒng)的性能非常出色，連續(xù)使用了四個賽季。

Wooldridge 解釋道：“在比賽期間，我們的發(fā)動機缸體溫度高達 125 攝氏度，并且氣缸蓋和進氣口之間的配合面沒有出現(xiàn)翹曲或變形。這種熱穩(wěn)定性對于我們汽車的可靠性至關重要，因為該表面的任何變形都可能導致災難性的進氣泄漏，這將使我們退出比賽。”

維多利亞大學賽車隊最近重新設計了發(fā)動機進氣口，使其更大并優(yōu)化其幾何形狀，以改善進入發(fā)動機的氣流。進氣口的體積從 1.4L 增加到 4.23L，同時保留了將密封表面和傳感器直接安裝到進氣口中所需的 3D 打印分辨率，無需進行后加工。新進氣口也是使用 Windform XT 2.03D 打印的。Wooldridge 補充道：“更大的進氣口使我們能夠從彎曲的進氣流道過渡到直的進氣流道，將氣流的模擬效率提高了 100%�！�

△3D 打印發(fā)動機進氣口。 照片來自 CRP USA。

增材制造和賽車運動

尖端賽車的開發(fā)和生產是增材制造的一個關鍵用例。今年早些時候，美國領先的 3D 打印機制造商3D Systems宣布向BWT Alpine F1車隊出售四臺 SLA 750 3D 打印機。這些 3D 打印機使用Accura Composite PIV 材料來生產用于風洞測試的組件。該團隊采用 3DSystems 的 SLA 和 SLS 技術，每年生產 25,000 個3D 打印賽車零件。

同樣，去年有報道稱，英國一級方程式車隊邁凱輪車隊每年使用Stratasys技術 3D 打印 9,000 個零件。該團隊利用五臺Stratasys Neo 800 3D 打印機來3D 打印其前后翼研發(fā)項目的空氣動力學賽車零件以及汽車頂部車身和側面車身的大型元件。