CSU車(chē)隊使用3D打印來(lái)改善發(fā)動(dòng)機性能
加州3D打印專(zhuān)家Carbon的開(kāi)拓性工作是我們定期報道的。幾年前，該公司推出了具有專(zhuān)利的數字光合成技術(shù)的3D打印機系列，并與阿迪達斯合作開(kāi)發(fā)了一系列尖端3D打印運動(dòng)鞋，以及其他開(kāi)創(chuàng )性項目。 Carbon技術(shù)的另一個(gè)令人印象深刻的應用是由加州大學(xué)薩克拉門(mén)托分校的學(xué)生工程團隊Hornet Racing進(jìn)行的。該團隊使用3D打印技術(shù)，為正在為重大比賽而建造的賽車(chē)設計進(jìn)行了革命性的改變。
汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )（SAE）每年都在不同的大學(xué)團隊之間進(jìn)行比賽。它有嚴格的指導方針，旨在鼓勵創(chuàng )造力，挑戰學(xué)生提出解決設計和工程問(wèn)題的創(chuàng )新方法。在2017年，SAE要求所有發(fā)動(dòng)機的蓄能器節氣門(mén)必須拆除，并用所有四個(gè)氣缸的單一節氣門(mén)代替。此外，準則規定，一個(gè)20毫米直徑的限流器必須放在單節氣門(mén)后面。 Hornet Racing發(fā)動(dòng)機的這一性能限制減少了其潛在的氣流，嚴重限制了其輸出功率。
“大黃蜂”賽車(chē)使用的車(chē)輛有一臺本田CBR600RR系列4缸發(fā)動(dòng)機，通常配備四個(gè)獨立的節氣門(mén)（每個(gè)氣缸一個(gè)），每個(gè)節氣門(mén)直徑為44毫米，放置在靠近氣缸蓋的位置。競爭指導方針要求對進(jìn)氣系統進(jìn)行重大調整，氣流問(wèn)題也影響了前幾年的車(chē)輛性能。氣流不暢通常會(huì )導致加速時(shí)間延遲或不可預測，這使駕駛員的工作在試圖控制車(chē)輛時(shí)變得更加困難。
該團隊決定利用Carbon的3D打印技術(shù)來(lái)改善發(fā)動(dòng)機的設計。最重要的是發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣歧管的形狀必須改變，以改善和優(yōu)化通過(guò)發(fā)動(dòng)機的空氣流動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，團隊的主要目標是創(chuàng )建促進(jìn)最小邊界層形成的組件，以實(shí)現更平滑的氣流。他們還希望將燃油噴射器端口集成到進(jìn)氣流道（將充氣室與氣缸蓋連接起來(lái)的管子）的底部，以實(shí)現最小的流動(dòng)湍流。整體的重量減輕和簡(jiǎn)化的裝配過(guò)程，會(huì )留下較少的誤差，也被認為是可以提高性能的因素。
Carbon的數字光合成3D打印技術(shù)的使用意味著(zhù)團隊可以使用全新的設計幾何圖形。經(jīng)歷大量不同的幾何迭代以找到完美的形狀之前會(huì )花費太多時(shí)間，但是整個(gè)過(guò)程通過(guò)基于直接實(shí)現3D數字模型的制造過(guò)程來(lái)顯著(zhù)簡(jiǎn)化。而且，使用傳統的制造工藝，包括大量的工具，碳纖維模具和焊接，成品設計的組裝和生產(chǎn)成本已經(jīng)高得驚人。
Carbon專(zhuān)有的RPU 70材料打印，大黃蜂賽車(chē)的進(jìn)氣歧管的新設計是球形，只有7英寸的長(cháng)度。這取代了以前的兩英尺長(cháng)的擴散器，以及超過(guò)半加侖容量的大增壓器。整體設計靈感來(lái)源于超音速?lài)姎獍l(fā)動(dòng)機震動(dòng)錐體，能夠根據其形狀調節進(jìn)氣量。該團隊通過(guò)在燈泡結構內設計釘狀流動(dòng)分流，將擴散器和通風(fēng)系統的功能集于一體。
3D打印還意味著(zhù)不涉及焊接，并且新的進(jìn)氣部件的重量顯著(zhù)減小。進(jìn)氣歧管位于車(chē)身相對較高處，這意味著(zhù)其重量對汽車(chē)的側傾中心和其他車(chē)輛動(dòng)力學(xué)有重大影響。3D打印部件重量比2016年“大黃蜂”賽車(chē)所使用的重量減輕了50％，并且有助于改善車(chē)輛操控性和更好的整體駕駛體驗。
在Carbon3D打印系統和材料的幫助下，“大黃蜂賽車(chē)”在SAE比賽中的表現比以前更好。 HR2017賽車(chē)在全球共有80支隊伍中排名第16位。
編譯自：3ders.org
編譯自：3ders.org
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