3D打印：争夺冠军的有力武器

为了参加一级方程式比赛休学一年？听起来有点不可思议，但斯图加特大学“绿色团队”大学生们偏偏要这样做：70名大学生将一整年的时间都投入到全电动赛车的研发设计和生产制造上。而最终的结果是对他们在时间和人力投入上最好的回报：自2009年起车队就一直位列世界前10，并2次打破0-100公里/小时加速的世界纪录。他们做的是像保时捷918 Spyder那样的超级跑车吗？答案也许超出您的想象。

负责车辆整体管理、机械和新轮架研发的Maximilian Ziegler在E0711–11 EVO

模型旁与森拉天时公司的项目经理Tim Haudeck交谈。

走向领奖台的全电动

准确点说这只由大学生们组成的团队制作了2辆全电动赛车：一辆是有人驾驶的全电动赛车，另一辆是无人驾驶的全电动赛车。借助于传感器、人工智能技术，这辆无人驾驶全电动赛车可以直接参加比赛。2021赛季中，大学生团队再次决定要超越竞争对手。负责车辆整体管理、机械和新轮架研发的Maximilian Ziegler说道：“增材制造技术为我们的E0711-11 EVO赛车提供了巨大的潜力，可以重新将驱动电机安装到赛车车轮上，这改善了车辆的空气动力学性能。”

轮架的生产：棘手和复杂的问题

新型轮架越先进，其结构形状也就越复杂、生产制造工艺也越难。因此，Ziegler说：“我们必须依靠行业内的专业技术知识和经验来制造这些轮架。”因此他们与雷尼绍公司的增材制造专家一起对3D打印的轮架进行优化。“3D打印之后我们还需要对一些轮架表面进行处理，这就需要合适的表面处理解决方案。”Ziegler说道。但寻找合适的解决方案却不是一件容易的事情，许多企业在一听到要解决的问题后就马上拒绝了，结构形状非常复杂的零件直径尺寸为120mm，而它的壁厚不足1mm，零件内部和外部有些部位的公差配合要求很高，高达IT6。经过多方调查研究Ziegler最终联系了森拉天时公司。对这家全球项目工程团队来讲，为要求苛刻的汽车客户提供解复杂零部件加工方案是它们日常业务的一部分。森拉天时公司的项目经理Tim Haudeck接下了这一挑战性的任务。

他说：“我们不断地面对种种可能性的极限挑战，并一直在寻找克服这些极限挑战的解决方案。通过绿色团队的项目，我们也将向世人展示我们在电动汽车制造领域中的专业技术和专业经验。”

3D打印技术打印的全电动赛车轮架。现在的重要工作就是用合适的工具完成3D打印轮架的后处理。

Haudeck和他所领导的团队、“绿色团队”和雷尼绍公司一起分析了轮架零件、它的3D打印要求以及后续精整的要求，以便进一步优化车轮轮架的结构。Haudeck说：“我们很快就明白了，利用现有的标准解决方案是无法满足轮架公差要求的。”

解决方案：U轴和3D打印

即便是采取特殊的解决方案，轮架加工提出的要求也是非常高的。“在HSK-63标准锥度主轴的五轴加工机床上加工时我们也必须将重量和动平衡的差异都调整到最小程度，否则就无法保证所需的公差。出路在哪里？显然就在增材制造的解决方案中。”Haudeck继续说道。为了确保IT6级的公差就必须在一次装夹中完成直径和配合面的全部加工。为此，森拉天时工程团队专门设计了一套增材制造工艺装备，带有两个安装可转位刀片的支架和一个安装在设备U轴上的减震器。轻量化的、经过了FEM有限元法优化结构设计的这套工艺装备可以吸收加工过程中产生的力、并能够在增材制造的同时直接对切削刃进行冷却。

测量结果证明：专用工具可以应对“直径超过120mm，壁厚小于1mm，

且要求具有IT6严格公差、内部和外部都需要加工的复杂零件生产任务”的挑战。

利用增材制造技术生产出的一流轮架

始终伴随全电动赛车的开发设计过程并跟踪自己零部件的生产加工过程也是Ziegler工作中的一大亮点：“与森拉天时和雷尼绍两家企业的合作非常棒！每个人都在平等的基础上相互交流，分享相同的激情。”他在描述完成第一个增材制造轮架的情况时说道。付出如此之大的努力利用增材制造技术生产轮架值得吗？Ziegler说：“无论如何我们在2021赛季的四场比赛中获得了2个第一名、1个第二名。这辆车就是我们梦寐以求的赛车。就我个人的感受而言，与森拉天时公司的工作非常棒。”

对Haudeck来讲，“绿色团队”的项目是现代化生产制造工艺技术与森拉天时公司专业技术知识相结合的典范。他说，“像‘绿色团队’电动汽车轮架这样的组件在几年前是不可能生产出来的。只有把必要的生产技术知识和增材制造技术相结合才能完成轮架的生产。凭借我们在汽车制造和电动汽车行业中的丰富经验以及我们遍布全球的工程团队，我们是满足汽车制造行业所有要求的最佳合作伙伴。”

本文译自德国Werkstatt und Betrieb杂志

来源：荣格-《国际金属加工商情》

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