Renishaw3D打印技術(shù)提升了蒙特利爾Formula SAE車隊的賽車統(tǒng)治力

2024年11月29日，南極熊獲悉，蒙特利爾高等技術(shù)學(xué)院（ETS）的Formula SAE車隊在賽車運動中采用金屬增材制造技術(shù)來提高電動賽車的性能。在2023賽季，該車隊推出了名為 MANIC-23的電動賽車，它不僅在賽道上展現(xiàn)了驚人的速度，還因一系列輕量級的3D打印組件而備受矚目。

Formula SAE是一項自1980年起舉辦的大學(xué)級別比賽，邀請學(xué)生團隊設(shè)計、制造并駕駛小型方程式賽車。目前，全球有超過600支隊伍參與這項賽事，他們通常會花費一年的時間來打造自己的賽車。ETS車隊擁有超過30年的Formula SAE燃燒類別比賽參賽經(jīng)驗。然而，在最近幾年，車隊轉(zhuǎn)向參加電動汽車比賽，這要求對他們的車輛設(shè)計進行根本性的重新構(gòu)思。

在2023賽季開始前，F(xiàn)ormule ETS車隊決心制造一款具有核心競爭力的電動汽車，并尋求金屬增材制造公司Renishaw的幫助，為他們的賽車提供一系列優(yōu)化的關(guān)鍵部件，以增強性能優(yōu)勢。

△新賽車設(shè)計有四個立柱結(jié)構(gòu)，每個立柱都裝有一臺電動機

通過3D打印技術(shù)開發(fā)下一代賽車

車隊隊長Léa Tonini表示：“Formule ETS在Formula SAE中一直是一個有力的競爭者。多年來，我們在內(nèi)燃機類別中屢次登上領(lǐng)獎臺。當(dāng)我們決定轉(zhuǎn)向電動汽車時，我們的目標(biāo)是以一種能夠繼續(xù)推動賽車運動界限，并保持我們領(lǐng)先地位的方式來進行�！�

通過與3D打印公司Renishaw合作，該車隊成功地利用3D打印技術(shù)對多個組件進行了優(yōu)化，從而升級了他們的電動賽車系列。MANIC-20和MANIC-2022是車隊過去幾年參賽的車型。機械工程專業(yè)學(xué)生兼動力系統(tǒng)設(shè)計團隊成員Tommy Gélinas補充說：“在2022賽季取得成功之后，我們的目標(biāo)是進一步提升賽車的性能。我們面臨的最大挑戰(zhàn)是實現(xiàn)大幅減重。為了設(shè)計出僅重400磅的MANIC-23賽車，我們需要開發(fā)更輕量化的組件�！�

團隊的主要目標(biāo)是重新設(shè)計并3D打印支柱，這些關(guān)鍵部件連接車輛中的子組件，對于將車輪運動傳遞到懸架臂和減震器至關(guān)重要。車輛中有四個支柱，每個支柱都裝有一臺電動機。以前，這些部件是通過CNC加工并使用7075-T6鋁合金制造的。然而，隨著金屬增材制造技術(shù)的應(yīng)用，他們重新設(shè)計了這些部件，使它具有令人印象深刻的有機結(jié)構(gòu)，從而大大減輕了重量。

Gélinas 補充說：“我們認識到，金屬增材制造技術(shù)將賦予我們設(shè)計的自由度，使我們能夠制造出既輕質(zhì)又不影響車輛性能的部件，同時滿足懸掛團隊設(shè)定的合規(guī)性目標(biāo)。起初，我們發(fā)現(xiàn)沒有合作伙伴能夠使用傳統(tǒng)制造技術(shù)生產(chǎn)出新的支柱�！�

△通過3D技術(shù)重新設(shè)計這些關(guān)鍵部件

3D打印設(shè)計新賽車支柱減重30%

Renishaw擁有豐富的賽車經(jīng)驗，在此次項目中，不僅提供3D打印組件，還就設(shè)計選擇、拓撲優(yōu)化和材料選擇提供建議。最終，合作伙伴決定使用AlSi10Mg粉末，因為它兼具剛度和輕量化特性。
最終，3D打印的支柱比機械加工的支柱輕得多：前支柱輕了30%，后支柱輕了28%。團隊表示，重量減輕意味著對賽車動態(tài)行為的控制更加出色。除此之外，3D打印設(shè)計使前支柱的外傾角柔順性降低了18%，材料使用量減少了45%。

在集成3D打印組件后，MANIC-23表現(xiàn)出色，在密歇根州舉辦的北美電動FSAE 2023比賽中獲勝，并在克羅地亞FSAE Alpe Adria比賽中獲得第二名。Tonini總結(jié)道：“與我們之前的車輛相比，MANIC-23在動力、精度和緊湊性方面有了重大飛躍�！�