2020-12-16 11:08:35, Marketing 英国雷尼绍公司(Renishaw)
Formula SAE
借力雷尼绍金属增材制造技术,来自澳大利亚墨尔本斯威本理工大学的学生赛车团队在澳大利亚大学生方程式锦标赛(Formula SAE) 中取得了该校自参赛以来的最好成绩。
Formula SAE由国际汽车工程师协会澳大利亚分会主办,要求参赛的大学生团队自行设计制造一辆单座赛车的原型,将它交付给赛事组织者虚构的一家制造公司进行评估。这些赛车将参加一系列赛道测试。此外,还将根据赛车的工程设计、驾驶经济性,以及各个团队的市场营销策略来评判各支车队的成绩。
挑战
在比赛中使用电动汽车与燃油汽车竞赛,面临的最关键问题是电池重量。赛车上所有其他组件的重量必须降至最低,才能确保其速度优势。
斯威本理工大学的赛车团队由来自工程、设计和商业管理专业的学生组成。该团队对赛车在各种竞赛项目下消耗的能源进行了详细计算。得到的结果之一是,在加速和制动过程中,车轮转动惯量消耗的能源远远超过预期。
团队动力总成部门的负责人Ryan Wise临时受命,研究减少车轮重量的方法,降低它们的转动惯量。此外,随着车轮重量的减轻,车辆的加速和制动性能会得到改善,同时悬架的响应速度也会提高。
解决方案
Ryan找到了雷尼绍澳大利亚子公司,并带着2015年参赛赛车的一个车轮,该车轮的轮毂盖采用铝合金制成,轮箍也由铸铝材料打造。Ryan进行几次迭代设计,使用增材制造技术制成体积更小的钛合金轮毂盖,用以替换铝制轮毂盖。
3D打印轮毂盖
新设计还使用碳纤维轮箍代替了铝制轮箍,最大限度减轻重量。雷尼绍工作人员为Ryan提供了符合增材制造特性的设计优化指导,结果让每一位团队成员都感到满意。
我喜欢使用雷尼绍增材制造设备的关键一点是,它能够使我的设计更加复杂精妙,”Ryan说道。
“传统制造方法设计零件时,我必须要对加工时所用刀具的尺寸和形状了如指掌,对一些特殊的设计特征,还要考虑额外增加加工时间。现在,利用3D打印技术制造轮毂盖,可以随意增加任何想要的细节特征,而且加工时间保持不变— 对于传统加工方法而言,难以想象。”
整个钛合金轮胎套件的设计主旨是尽可能减少相关组件的后处理工作量。完成增材制造加工后,Ryan首先将零件连同加工托盘一起放入真空炉内进行处理,以释放累积的应力,然后使用电火花线切割工艺将零件从托盘上取下,最后对其表面进行喷砂。
结果
新设计使用钛合金轮毂盖替换了铝制轮毂盖,配上了宽度更大的碳纤维轮箍,使每个车轮的重量减少了20%,转动惯量降低了75%,赛车的加速和制动性能得以显著提升。采用增材制造技术制成的轮毂盖在保持赛车安全性的同时,每个车轮的总重量减少了1kg,赛车整体性能显著提高,比赛成绩恰恰说明了这一点。
“部件的打印过程轻松简单,制造速度比我们制造上一组铝制轮毂盖要快得多。部件的高光洁度表面令我惊讶不已,无需再进行任何精加工。”
“有些人看到这么薄的轮毂盖肯定会有所质疑,”Ryan补充,“我承认,当看到我们旁边的车队在比赛中报废一个轮毂盖后,我也曾感到担心。但最后的赛道成绩证明我们的轮毂盖非常坚固。这要感谢雷尼绍,帮助我们制造出符合性能要求的部件。”
“我已记不清到底有多少人来过我们的维修站了,他们就是为了看看我们的新车轮,”他说道,“这些车轮给所有人都留下了深刻的印象,而且在比赛中从未出现过问题。”
感谢关注“雷尼绍中国”
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