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3D新聞

3D 打印助力哈工大賦能“電動賽車”

星之球科技 來源:國際工業激光商情2020-06-20 我要評論(0 )   

隨著相關工藝、成型材料、CAD/CAM/CAE等配套軟件的迭代優化,3D打印在汽車制造端的應用明顯擴大,如柔性工裝、模具、零部件直接生產等方面。其中,金屬3D打印在汽車零部...

隨著相關工藝、成型材料、CAD/CAM/CAE等配套軟件的迭代優化,3D打印在汽車制造端的應用明顯擴大,如柔性工裝、模具、零部件直接生產等方面。

 

其中,金屬3D打印在汽車零部件生產上的應用優勢,如下:

 

1.一體化、輕量化的金屬部件,減少裝配成本和能源消耗;

 

2.復雜汽車零部件可直接制造;

 

3.可以滿足個性化定制或批量定制需求,帶給使用者更好的體驗;

 

4.小批量制造時明顯縮短交期,并節約成本;

 

5.給設計者更自由的創作空間,幫助產品快速迭代。

 

近年來,3D打印技術頻現大學生方程式大賽,助力來自世界各地的車隊在賽場上展現速度與激情。

 

哈爾濱工業大學方程式賽車隊(HRT車隊),是哈爾濱工業大學(威海)為參加全球FSAE大賽專門成立的一支國際化團隊。自2009年11月成立以來,已經由一支油車隊伍發展到擁有油車、電車、巴哈越野車、無人車四支車隊的成熟組織,多次參加了包括中國襄陽、上海、日本小笠山、德國霍根海姆和美國加利福尼亞的國內外大賽,并取得了不俗的成績。

 

 

易加三維在此次大賽中與HRT車隊密切合作,不僅提供了金屬3D打印技術,還為車隊提供了汽車3D打印方面的專業知識,共同打造電動賽車,在追求輕量化、穩定化的同時,還在系統布置和材料方面做了新的探索性嘗試,確保賽車的設計更加精細化、綜合性更強。

 

一體化賽車冷凝器

 

賽車的電機冷卻系統是影響賽車性能的重要因素,改造賽車冷凝器是非常具有挑戰性的部分,車隊和易加三維工程師花費了大量時間進行原型的優化和改造。

 

 

原有的冷凝器使用傳統工藝制造,需要將多個部件焊接在一起,不僅工藝繁瑣,且容易產生冷卻液泄露。易加三維建議使用金屬3D打印技術制造一體化設計的冷凝器,確保冷卻液不會泄露。

 

在結構設計時,兩個冷凝器需要滿足的總散熱功率是12千瓦,根據測試所得數據,水溫最高不能超過48攝氏度左右,超過以后電機控制器會有高溫(60攝氏度)斷電保護。計算散熱器散發的熱量,散熱貯備系數、水垢及油污影響等,冷卻介質對數平均溫差以及散熱器熱傳系數,并考慮到散熱余量,得出散熱器的實際散熱面積為2.5平方米。根據所得數據,車隊對現有的冷凝器重新進行設計。

 

 

易加三維 EP-M250 金屬 3D 打印機

 

完成設計后,易加三維使用金屬3D打印機EP-M250,成型尺寸可達250mmx250mmx300mm,采用鋁合金材料,打印后經過熱處理、噴砂等后處理后,交付給車隊。

 

之后再將3D打印完成的一體化冷凝器進行若干優化改進后,安裝于電動賽車上進行測試。

 

數據顯示,相較于先前日本賽使用的舊版冷凝器,新設計的冷凝器溫度降低了約10攝氏度左右,散熱性能有了顯著的提升。

 

內含水路的電機冷卻水套

 

通過傳統工藝制造的冷卻水套,需要組裝兩個部件(一個使用鋁合金CNC機加工,一個使用塑料3D打印),不僅制造工藝復雜,而且水密性和內部結構強度也無法保證。通過金屬3D打印成型的一體化電機冷卻水套可滿足嚴格散熱條件,且制造時間短,水密性和結構強度高。

 

根據電機實際的工況需求,和金屬3D打印的特性,在考慮電機平均功率、散熱量、賽車運行時的熱流量密度和比賽當地氣溫等因素,工程師設計的冷卻水套需要滿足基本強度要求,增大進出水口溫差,減輕自身重量,并且方便維護。

 

通過對水流的模擬,工程師不斷改進設計方案,并對冷卻水套再設計,最終得到合適金屬3D打印的三維模型。完成設計后,對鋁合金材料進行打印。在經過熱處理、噴砂等后處理后,交付給車隊。

 

挑戰更多可能

 

易加三維成功為電動賽車隊打造了電機冷卻水套、冷凝器零件,充分發揮了金屬3D打印在產品設計和成型方面的優勢。最終,哈爾濱工業大學的HRT電動方程式賽車隊在2018賽季中國大學生電動方程式大賽中取得了全國總季軍的驕人成績。

 

在賽車設計制造中,金屬3D打印給設計者更大的自由和靈活的創作空間,不受限于制造工藝,實現小巧和復雜的結構制造,同時擁有良好的穩定性,達到車身的輕量化,提升整體的性能。

 

另一方面,金屬3D打印也將以其低成本、高效率和高質量的特點極大地推動傳統汽車市場的發展。

 


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3D打印激光電動賽車激光技術
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