CRP USA為UVic提供3D打印碳纖維賽車零件，耐受高溫可達(dá)150°C

2023年9月4日，南極熊獲悉，3D打印材料和服務(wù)提供商CRP USA與維多利亞大學(xué)UVic Formula SAE Racing團(tuán)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(guān)系的一部分，兩家公司生產(chǎn)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(fù)合Windform材料已應(yīng)用到激光燒結(jié)增材制造工藝當(dāng)中，用于生產(chǎn)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(jìn)行 3D 打印使團(tuán)隊能夠生產(chǎn)出多功能且具有最佳機(jī)械性能的功能部件。  

維多利亞大學(xué) UVic Formula Racing 動力總成負(fù)責(zé)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(dāng)我們在賽道上時，我們對這些零部件要求很高，但它們?nèi)匀荒軌虬l(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(cè)的Windform XT 2.0材料制成的翼型插件�！�

△維多利亞大學(xué) 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(tuán)隊新設(shè)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(fù)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(dāng)冷卻液溫度達(dá)到約 125°C、油溫達(dá)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(fù)合材料，用于 3D 打印新的方向盤面板，其中包含改進(jìn)的駕駛員控制開關(guān)。Wooldridge 補(bǔ)充道：“Windform XT 2.0 提供了更好的成品部件，因為我們制作的內(nèi)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(chǎn)的。

△3D 打印的接水罐。 照片來自 CRP USA。

關(guān)于賽車的動力總成系統(tǒng)，CRP USA 近年來與 UVic 團(tuán)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(qiáng)調(diào)，增材制造工藝的靈活性使團(tuán)隊能夠降低油底殼的整體高度。這種高度的降低使團(tuán)隊能夠降低發(fā)動機(jī)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(shè)計。

賽車隊的空氣動力學(xué)系統(tǒng)包括使用 Windform XT 2.0 生產(chǎn)的 3D 打印前翼插件。這些插入件充當(dāng)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(jìn)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(jìn)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(jī)缸體溫度高達(dá) 125 攝氏度，并且氣缸蓋和進(jìn)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(guān)重要，因為該表面的任何變形都可能導(dǎo)致災(zāi)難性的進(jìn)氣泄漏，這將使我們退出比賽�！�

維多利亞大學(xué)賽車隊最近重新設(shè)計了發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口，使其更大并優(yōu)化其幾何形狀，以改善進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣流。進(jìn)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(jìn)氣口中所需的 3D 打印分辨率，無需進(jìn)行后加工。新進(jìn)氣口也是使用 Windform XT 2.03D 打印的。Wooldridge 補(bǔ)充道：“更大的進(jìn)氣口使我們能夠從彎曲的進(jìn)氣流道過渡到直的進(jìn)氣流道，將氣流的模擬效率提高了 100%�！�

△3D 打印發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口。 照片來自 CRP USA。

增材制造和賽車運(yùn)動

尖端賽車的開發(fā)和生產(chǎn)是增材制造的一個關(guān)鍵用例。今年早些時候，美國領(lǐng)先的 3D 打印機(jī)制造商3D Systems宣布向BWT Alpine F1車隊出售四臺 SLA 750 3D 打印機(jī)。這些 3D 打印機(jī)使用Accura Composite PIV 材料來生產(chǎn)用于風(fēng)洞測試的組件。該團(tuán)隊采用 3DSystems 的 SLA 和 SLS 技術(shù)，每年生產(chǎn) 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(shù) 3D 打印 9,000 個零件。該團(tuán)隊利用五臺Stratasys Neo 800 3D 打印機(jī)來3D 打印其前后翼研發(fā)項目的空氣動力學(xué)賽車零件以及汽車頂部車身和側(cè)面車身的大型元件。