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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:2020-06-19 552
工业激光金属加工金属成型机床传感器食品及饮料配料激光设备零部件 技术前沿
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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。  
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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