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德國大學生賽車隊用中國金屬3D列印機提升方程式賽車性能

2021年,德國埃斯林根應用科學大學E-Stall大學生方程式賽車團隊采用易加三維增材制造技術成功改善電動賽車電動傳動系統及電子裝置冷卻系統。

E-Stall賽車團隊設計并制造了一款電動賽車來參加德國大學生方程式賽車。在整個賽車的制作過程中,E-Stall團隊使用易加三維的增材制造裝置對賽車的3大元件進行大規模改進,其中2個是熱交換器,使用EP-M260裝置列印出高精度鋁制零部件,極大的提升了賽車在運作過程中散熱效率,提高了賽車的整車性能。

德國大學生賽車隊用中國金屬3D列印機提升方程式賽車性能

△3D列印冷卻套

德國大學生方程式賽車?

德國大學生方程式賽車(Formula Student Germany)創辦于2005年,在位于萊茵河流域的霍根海姆舉辦。這一被稱為“全世界水準最高、規模最大”的大學生方程式賽車已成功舉辦16屆,大賽受全世界廣泛關注,奧迪,寶馬等知名企業紛紛贊助了此項賽事。

比賽要求按賽事規則和賽車制造标準,設計并制造一輛在加速、制動、操控性等方面具有優異表現的小型單人座休閑賽車,能夠完成全部或部分賽事環節的比賽。為了給予參賽車隊最大的設計靈活性和自由度來發揮他們的創造力和想象力,賽事對賽車的整體設計隻有少量限制。舉辦方通過搭建公共平台對參賽車隊進行全方位考核,旨在提高學生們的設計、制造、成本控制、商業營銷、溝通與協調等五方面的綜合能力。

這意味着,德國大學生方程式賽車比賽,将不僅僅是賽道上速度的比拼,更像是商場中的較量。他們需要像汽車廠商那樣去思考,考慮賽車的閱聽人群體,思考賽車的經濟适用性及推廣性,在滿足市場競争格局的情況下制造出價格更低廉、加速性能更優越、制動效果更好、操控性更舒适的賽車。同時,也需要考慮賽車整體的美觀性、駕駛舒适度、零部件置換等諸多方面。

整個賽制評審團隊由賽車運動、汽車領域及相關供應商專家三部分組成,他們将根據各個賽車團隊的造車程式、成本規劃、銷售計劃、賽車速度、賽道表現等多個次元綜合評分,進而評定出該賽季的佼佼者。

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△逆變器冷卻性能改進

同時,在冷卻套旁邊,易加三維支援E-Stall為其逆變器和轉向部件配備了冷卻闆。兩者都實作了幾個元件的功能內建、輕量級設計和整體性能改進。

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△冷卻套散熱

由于冷卻系統、連接配接器和安裝的功能內建,節省了組裝步驟,故障保護設計不再容易發生洩漏。零件的最小壁厚有助于減小總直徑,進而為電機周圍的其他懸架部件創造更多空間。

高精度高品質3D列印零部件對其功能發揮至關重要。對于逆變器而言,高精度壓裝式冷卻套與冷卻闆的平直度同樣重要。這兩個部件都可以很好地實作其功能,并将電機和逆變器保持在65°C以下,根據E-Stall團隊的說法,這是一個“難以置信的好結果”。對比上一次賽季,電機運作溫度達到120°C。由此可見,易加三維增材制造裝置在滿足複雜化結構設計的同時,可列印出高精度、高品質、輕量化等工藝優勢的零部件。

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△冷卻夾套流動模拟

冷卻套的設計允許3,8kW的模拟冷卻能力。由于部件溫度較低,它們可以更高效地工作,進而使整個汽車的行駛範圍更長,加速性能也更高。

取得的成績

基于出色的零部件和整體性能工程設計以及整個E-stall團隊的奉獻精神,他們在捷克和阿爾卑斯阿德裡亞的工程設計競賽中獲得了第四名。動力傳動與車輛動力學項目經理Felix Wenzelburger介紹說,“這門學科是檢驗團隊設計賽車能力和評估團隊知識儲備的重要學科之一。”

在克羅地亞,他們完成了耐力項目,并獲得了效率類别的第一名。成功完成一場耐力賽是一項至高無上的榮譽,每個大學生方程式賽車團隊均以此為目标。耐力賽是一項高強度、高壓力、持久性賽車運動項目,最大極限的測試并驗證了賽車整車及零部件性能,成功挑戰對賽車團隊具有裡程碑意義。耐力賽驗證了通過金屬增材制造技術生産的熱交換器的高度可靠性和穩定性。E-stall團隊表示,他們未來會繼續與易加三維保持深入合作,加大增材制造技術在輕量級零部件及關鍵性能零部件的應用拓展。

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△EP-M260 金屬3D列印機

EP-M260 采用MPBF金屬粉末床熔化技術,成型室尺寸可達266*266*390mm3,以微米級金屬粉末為成型材料,有單雷射和雙雷射兩種配置可選,可列印钛合金、鋁合 金、鎳基高溫合金、模具鋼、不鏽鋼、钴鉻钼等材料,适于航空航天、軍工、模具等領域高精度、高性能零部件的直接制造。

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