法拉利考慮借助3D打印技術(shù)引入全新活塞設(shè)計(jì)

法拉利正在考慮引入一項(xiàng)新的活塞設(shè)計(jì)方案，以助力其2017版本賽車引擎性能取得大幅提升，3D打印技術(shù)或許會(huì)為車隊(duì)提供實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的可能性。按照法拉利主席塞爾吉奧•馬奇奧內(nèi)(Sergio Marchionne)的要求，車隊(duì)對(duì)其新賽季準(zhǔn)備工作的細(xì)節(jié)閉口不言。但事實(shí)上，法拉利車隊(duì)在其總部馬拉內(nèi)羅取得了顯著進(jìn)展。

在進(jìn)入2016賽季之前，馬奇奧內(nèi)毫不掩飾其野心，并表示將在揭幕戰(zhàn)中擊敗對(duì)手。但與上賽季的高調(diào)發(fā)聲所不同的是，法拉利車隊(duì)2017賽季準(zhǔn)備工作的進(jìn)展一直處于高度保密狀態(tài)。車隊(duì)的668項(xiàng)目進(jìn)展順利，并計(jì)劃于2月24日在費(fèi)奧拉諾賽道(Fiorano Circuit)舉行發(fā)布儀式。

由于法拉利引擎部門首席設(shè)計(jì)師薩西•洛倫佐(Sassi Lorenzo)和主管發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的恩里科•古特利(Enrico Gualteri)希望動(dòng)力單元的升級(jí)能夠?yàn)榉ɡ�利賽車帶�?lái)大幅度的性能提升，因此賽車在測(cè)試階段所使用的動(dòng)力單元方案很有可能會(huì)透露車隊(duì)在這一項(xiàng)工作中所取得的部分進(jìn)展�，F(xiàn)任法拉利技術(shù)總監(jiān)馬蒂亞•比諾托(Mattia Binotto)曾在引擎部門任職。按照其規(guī)劃，由于較2016版本采用了脫胎換骨的設(shè)計(jì)，新版本法拉利賽車引擎將在性能方面迎來(lái)突破。

動(dòng)力升級(jí)的焦點(diǎn)集中在引擎的內(nèi)燃技術(shù)。得益于車隊(duì)近年來(lái)在湍流噴射點(diǎn)火技術(shù)上取得的進(jìn)展并投入使用，新版引擎燃燒室內(nèi)的燃油壓力將得到一定程度的增加。據(jù)悉，意大利汽車零部件供應(yīng)商Magneti Marelli將為車隊(duì)提供新版本小型燃油噴射器，從而一方面通過(guò)優(yōu)化燃油點(diǎn)火方案以實(shí)現(xiàn)性能提升的目標(biāo)，另一方面通過(guò)控制油量降低燃油消耗。

通過(guò)這種方式，引擎預(yù)計(jì)將承受額外約400巴(bar，壓強(qiáng)單位，1 bar=100 kPa)的巨大壓力，同時(shí)溫度的大幅提升也對(duì)引擎的穩(wěn)定性構(gòu)成不小威脅。為了與這樣的目標(biāo)相匹配，法拉利必須摒棄其原有的引擎設(shè)計(jì)方案，大刀闊斧式的改動(dòng)勢(shì)在必行。這支來(lái)自意大利的隊(duì)伍決定引入創(chuàng)新科技，目前正在對(duì)采用新型合金鋼的活塞設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試。

盡管國(guó)際汽聯(lián)對(duì)汽車制造商所采用的材料進(jìn)行了限制，但法拉利正在考慮棄用目前方案中所使用的鋁作為活塞材料。其原因在于，車隊(duì)希望在保證部件可靠性的基礎(chǔ)上，找到比現(xiàn)有方案更能夠適應(yīng)于在高壓和高溫?zé)崤蛎洯h(huán)境下工作的材料。相比于鋼材料，雖然鋁在質(zhì)量上占據(jù)優(yōu)勢(shì)，但在抗形變及超高溫環(huán)境下所體現(xiàn)出的特性卻不及前者。由于在類似活塞的運(yùn)動(dòng)部件上質(zhì)量的增加會(huì)對(duì)整體性能帶來(lái)影響，因此尋找到能夠支撐更高性能并且在可靠性上提供保證的方案勢(shì)在必行。

為了實(shí)現(xiàn)找到最佳合金的目標(biāo)，馬拉內(nèi)羅的工程師們正在考慮引用最新的3D打印技術(shù)，即增材制造(Additive Manufacturing)。


注：增材制造技術(shù)作為目前學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一，是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的材料切削加工技術(shù)，是一種“自下而上”的制造方法。但目前這一技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，成本較高，并且對(duì)加工材料的種類有一定的限制。


通過(guò)使用這種技術(shù)，工程師們得以在基準(zhǔn)層上逐層添加材料。由于單層厚度極小，增材制造將使制造高復(fù)雜程度的形狀成為可能，突破了傳統(tǒng)鑄造和切削等制造方法的壁壘。換言之，3D打印技術(shù)為賽車開(kāi)發(fā)提供了全新的理念。一旦成功引入并投入使用，傳統(tǒng)技術(shù)在塑料材質(zhì)風(fēng)洞測(cè)試模型上的阻礙將不復(fù)存在。


這樣一來(lái)，之前由于技術(shù)限制而從未用于制造F1賽車活塞的鋼合金也因此被納入考慮范圍內(nèi)。同時(shí)，得益于3D技術(shù)的引入，實(shí)現(xiàn)賽車部件的蜂窩形設(shè)計(jì)也具有可行性，從而在保持強(qiáng)度的前提下實(shí)現(xiàn)減重。
事實(shí)上，法拉利并不是將這一技術(shù)納入考慮范圍的唯一品牌，而比諾托正在考慮盡快將其投入賽車中以實(shí)現(xiàn)性能的提升。法拉利賽車在本賽季初搭載使用這一技術(shù)制造的引擎部件并非沒(méi)有可能。

來(lái)源：motorsport