挑戰(zhàn)：推動汽車研發(fā)，在不斷變化的環(huán)境下提升汽車性能

解決方案：3D Systems從打印機、材料到應用的一站式解決方案

成果：

一小隊工程師一周內(nèi)制作出數(shù)百個風洞試驗用的部件

使用3D Systems的SLA和SLS打印技術，數(shù)小時內(nèi)即可制作出復雜的汽車部件，而傳統(tǒng)手段則需要數(shù)周

通過3D打印的熔模鑄造原型來進行更多的部件創(chuàng)新設計

通過對精密夾具和固定裝置的設計和制作，獲得更好的裝配質量，傳統(tǒng)手段制作需要耗費大量時間，甚至根本無法制作

用于測試和汽車使用的3D打印部件新方式

雷諾F1車隊通過與3D Systems的研發(fā)合作開辟了新的創(chuàng)新方式

對于一級方程式賽車來說，不懈的創(chuàng)新就是其動力源泉。團隊不知疲倦地工作就是為了比賽時達到巔峰表現(xiàn)，這也是雷諾F1車隊的核心精神。車隊能否達成目標的關鍵就是：團隊對車輛性能提升的執(zhí)著追求精神以及技術合作伙伴的能力。

雷諾F1車隊的技術總監(jiān)尼克·切斯特表示：“通過一場又一場比賽，經(jīng)過研發(fā)和模擬實驗的嚴苛測試選擇，由復雜的復合材料和宇航合金制成的車輛零部件讓我們看到了曙光。在賽季末，我們希望賽車可以比之前每秒多轉一圈，這對我們的技術合作伙伴來說是非?？量痰囊蟆５覀儾荒芙邮軣o法為我們帶來車輛性能提升的合作伙伴?！?/p>

持續(xù)創(chuàng)新、積極協(xié)作和豐富的3D打印經(jīng)驗是雷諾車隊選擇3D Systems的一大原因。

位于英國恩斯通的雷諾車隊自1998年始，就開始在其核心操作中使用3D Systems的技術。作為3D打印原型的早期使用者，車隊使用3D打印也是基于3D打印技術的發(fā)展軌跡。早期主要使用在功能與擬合設計驗證上以及用于精確裝配的夾具及固定裝置制作。

隨著合作的不斷加深，3D Systems的應用工程師幫助雷諾車隊更深入的運用3D打印技術。車隊能夠有能力進行風洞試驗，對于雙方的合作及通過3D打印熔模鑄造對汽車零部件進行創(chuàng)新也有積極的影響。

技術總監(jiān)切斯特表示：“雷諾車隊從3D Systems收到的支持也是隨著其技術的進步不斷變化的，如果我們回顧之前，你可以發(fā)現(xiàn)，隨著材料性能的提升，車隊已經(jīng)將3D打印的應用拓展到了更多的工程領域。每年通過3D打印的汽車部件數(shù)量逐年增多，就設計多功能性、減少生產(chǎn)時間和降低成本方面而言，對于車隊來說，獲益良多。”

3D打印的熔模鑄造原型幫助更快獲取大型復雜金屬部件

雷諾車隊最近使用到的3D Systems設備包括2臺SLA打印機和3臺選擇性激光燒結SLS打印機。材料涉及到：制作夾具&固定裝置、液體流動裝置、熔模鑄造原型所用的Accura材料；制作風洞試驗部件所用的DuraForm PA材料；制作汽車自身部件如電箱和冷卻道所用的DuraForm GF材料。

從匹配材料到通過更優(yōu)設計提升效率，雷諾車隊同3D Systems之間的合作驅動了賽場上更卓越的表現(xiàn)。

-- 追逐速度的腳步從未停止 --

每年，雷諾車隊設計制造一輛新賽車來響應比賽規(guī)則的變化，這也是他們不斷推陳出新的規(guī)律，旨在提升汽車性能。例如，賽車規(guī)則的變化將帶來諸多挑戰(zhàn)，2017賽季更新包括更大更重的輪胎、更寬的前翼、更低更寬的后翼和更高的擴散器，這也就是說，2016賽季用的部件無法在2017賽季使用。

一旦賽季開始，壓力就會持續(xù)升級：有時候只有短短的一周可以用來進行部件的工程變更。從專用賽道到街道賽，每場比賽給工程師們都帶來了結構、氣候以賽道類型上的各種巨大挑戰(zhàn)。

3D Systems的SLA技術使雷諾車隊能夠快速響應工程變更

-- 快速驗證設計 --

從一開始，3D打印原型就已被證明在制造緊湊的賽車內(nèi)部零件方面是非常有用的。雷諾車隊很快就看到了3D打印在擬合和功能測試領域的潛力，因為他們注意到3D Systems的設備可以制作極復雜的部件。意識到了這些，他們開始更多的利用3D打印技術，逐漸從快速原型延伸到風洞模型制造。

華納提到：“在風洞試驗中，空氣動力學是一門實證科學，我們通過設計和對比新概念，從中選擇設計方向。比對和評估的設計概念越多，我們贏得勝利的幾率就越大。“依照部件質量、設備運行時間和產(chǎn)量，3D Systems的SLA設備對于車隊所需的生產(chǎn)力來說是一大福音。

-- 通過風洞試驗的發(fā)展驅動動力學的發(fā)展 --

雷諾車隊的空氣動力學部門近年來顯著成長，迄今已有120位空氣動力學家、風洞技術人員和模型塑造師。華納表示這很大部分也是因為使用了3D Systems的3D打印技術。他將復雜的內(nèi)流道技術引入到風洞測試模型的設計中，這是3D Systems技術帶來的一個重要影響也是獲取更多壓力讀數(shù)的機會。

通過3D Systems的金屬打印助力汽車部件的創(chuàng)新探索

華納說到：“風洞試驗中的車輛模型處于一個復雜的壓力傳感網(wǎng)絡。在沒有使用SLA技術前，還需要通過鉆孔的方式將金屬和碳纖維組件定位。如今我們能夠制作內(nèi)部具有復雜流道的實體，徹底提升了放置更多傳感器的能力。這就像一個空氣動力學家的夢想成真了。”

華納估計單風洞試驗每周就需要600個3D打印部件，由先進數(shù)字制造（ADM）的工程師5人團隊完成。

華納表示：“我們不能按照慣例行事?！?/p>

“我們需要一家面面俱到的公司來滿足我們的需求。3D Systems可以提供一站式服務。我們可以得到想要的設備、材料和3D Systems應用工程師們所具有的專業(yè)知識。”

-- 汽車部件的制造速度和精度 --

就生產(chǎn)力和效率而言，3D打印已經(jīng)顯著提升了雷諾車隊應對不同比賽環(huán)境的能力。使用了SLA和SLS技術，復雜的夾具與固定裝置、液體流動裝置和汽車零部件數(shù)小時就能制作出來，不再需要數(shù)周。這使3D打印技術成為一級方程式賽車的理想選擇。

除了在風洞試驗中測試了大量汽車部件，雷諾車隊還直接制作一些汽車部件。雷諾車隊的首席運營官羅伯·懷特提到：”3D Systems的技術為我們提供了一個新的有效率的流程，讓我們縮短了制作時間并降低了成本，為團隊增加了巨大的價值。一方面，我們?yōu)榭梢詫ν徊考陲L洞試驗中進行數(shù)次迭代而激動不已，另一方面，我們也注意每年有更多的燒結部件被用于實際車輛制造中?！?/p>

3D 打印幫助車隊制作的部件，更輕質且提升速度和燃油效率，與此同時還能作為準確流動測試，另外提升發(fā)動機性能和減少磨損不在話下。一旦設計完成，樣件數(shù)據(jù)和所選擇的材料就會通過ADM部門進行制作。使用SLA和SLS技術，制造復雜汽車部件的效率遠勝從前。

SLA原型在制作如變速箱和懸掛部件的應用上也越來越普遍，因此車隊工程師的設計創(chuàng)造更不受局限。SLA工藝精度很高，這不但在生產(chǎn)原型的時候節(jié)省大量時間，在后期加工的時候也節(jié)省不少時間。

-- 賽車研發(fā)新方式 --

3D Systems技術的優(yōu)勢、經(jīng)驗和服務與雷諾車隊的重要任務緊密連結，包括創(chuàng)新、生產(chǎn)力優(yōu)化、準度和精度提升。對于雷諾車隊的首席技術官鮑勃·貝爾來說，3D Systems不只是技術供應商，車隊與3D Systems之間有著良好的合作伙伴關系，并將共同探索3D打印巨大的潛力。

“我們和3D Systems之間的合作讓我們在過去20年生產(chǎn)力更高，也更有效率。3D打印開辟了新的生產(chǎn)途徑，我相信未來會更好?！?/p>

來源：3d網(wǎng)

編輯：董強