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3D 打印助力哈工大赋能“电动赛车”

来源:国际工业激光商情 发布时间:2020-06-19 16:08:44 0次浏览
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随着相关工艺、成型材料、CAD/CAM/CAE等配套软件的迭代优化,3D打印在汽车制造端的应用明显扩大,如柔性工装、模具、零部件直接生产等方面。
 
其中,金属3D打印在汽车零部件生产上的应用优势,如下:
 
1.一体化、轻量化的金属部件,减少装配成本和能源消耗;
 
2.复杂汽车零部件可直接制造;
 
3.可以满足个性化定制或批量定制需求,带给使用者更好的体验;
 
4.小批量制造时明显缩短交期,并节约成本;
 
5.给设计者更自由的创作空间,帮助产品快速迭代。
 
近年来,3D打印技术频现大学生方程式大赛,助力来自世界各地的车队在赛场上展现速度与激情。
 
哈尔滨工业大学方程式赛车队(HRT车队),是哈尔滨工业大学(威海)为参加全球FSAE大赛专门成立的一支国际化团队。自2009年11月成立以来,已经由一支油车队伍发展到拥有油车、电车、巴哈越野车、无人车四支车队的成熟组织,多次参加了包括中国襄阳、上海、日本小笠山、德国霍根海姆和美国加利福尼亚的国内外大赛,并取得了不俗的成绩。
 
 
易加三维在此次大赛中与HRT车队密切合作,不仅提供了金属3D打印技术,还为车队提供了汽车3D打印方面的专业知识,共同打造电动赛车,在追求轻量化、稳定化的同时,还在系统布置和材料方面做了新的探索性尝试,确保赛车的设计更加精细化、综合性更强。
 
一体化赛车冷凝器
 
赛车的电机冷却系统是影响赛车性能的重要因素,改造赛车冷凝器是非常具有挑战性的部分,车队和易加三维工程师花费了大量时间进行原型的优化和改造。
 
 
原有的冷凝器使用传统工艺制造,需要将多个部件焊接在一起,不仅工艺繁琐,且容易产生冷却液泄露。易加三维建议使用金属3D打印技术制造一体化设计的冷凝器,确保冷却液不会泄露。
 
在结构设计时,两个冷凝器需要满足的总散热功率是12千瓦,根据测试所得数据,水温最高不能超过48摄氏度左右,超过以后电机控制器会有高温(60摄氏度)断电保护。计算散热器散发的热量,散热贮备系数、水垢及油污影响等,冷却介质对数平均温差以及散热器热传系数,并考虑到散热余量,得出散热器的实际散热面积为2.5平方米。根据所得数据,车队对现有的冷凝器重新进行设计。
 
 
易加三维 EP-M250 金属 3D 打印机
 
完成设计后,易加三维使用金属3D打印机EP-M250,成型尺寸可达250mmx250mmx300mm,采用铝合金材料,打印后经过热处理、喷砂等后处理后,交付给车队。
 
之后再将3D打印完成的一体化冷凝器进行若干优化改进后,安装于电动赛车上进行测试。
 
数据显示,相较于先前日本赛使用的旧版冷凝器,新设计的冷凝器温度降低了约10摄氏度左右,散热性能有了显著的提升。
 
内含水路的电机冷却水套
 
通过传统工艺制造的冷却水套,需要组装两个部件(一个使用铝合金CNC机加工,一个使用塑料3D打印),不仅制造工艺复杂,而且水密性和内部结构强度也无法保证。通过金属3D打印成型的一体化电机冷却水套可满足严格散热条件,且制造时间短,水密性和结构强度高。
 
根据电机实际的工况需求,和金属3D打印的特性,在考虑电机平均功率、散热量、赛车运行时的热流量密度和比赛当地气温等因素,工程师设计的冷却水套需要满足基本强度要求,增大进出水口温差,减轻自身重量,并且方便维护。
 
通过对水流的模拟,工程师不断改进设计方案,并对冷却水套再设计,最终得到合适金属3D打印的三维模型。完成设计后,对铝合金材料进行打印。在经过热处理、喷砂等后处理后,交付给车队。
 
挑战更多可能
 
易加三维成功为电动赛车队打造了电机冷却水套、冷凝器零件,充分发挥了金属3D打印在产品设计和成型方面的优势。最终,哈尔滨工业大学的HRT电动方程式赛车队在2018赛季中国大学生电动方程式大赛中取得了全国总季军的骄人成绩。
 
在赛车设计制造中,金属3D打印给设计者更大的自由和灵活的创作空间,不受限于制造工艺,实现小巧和复杂的结构制造,同时拥有良好的稳定性,达到车身的轻量化,提升整体的性能。
 
另一方面,金属3D打印也将以其低成本、高效率和高质量的特点极大地推动传统汽车市场的发展。
 

 

 

 

本文来自:北京易加三维科技有限公司

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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