赛车运动，如广为人知的F1赛车，是世界上速度最快、技术最为领先的运动之一。而赛车制造技术伴随其运动的发展，一直在工业创新领域中遥遥领先。工业3D打印机制造商INTAMSYS远铸智能，将基于材料挤出工艺的FDM/FFF 3D打印技术引入赛车制作产业链中，与赛车制造商们共同探索赛车制造新历程。
本期，3D科学谷将分享的是新西兰赛车制造团队Hartley Engines 将远铸智能3D打印技术融入生产的应用案例。
Hartley Engines 使用3D打印部件、坯料部件和预浸碳纤维部件混合成的赛车发动机 。
Hartley Engines 是一家来自新西兰的赛车制造公司，为赛车和一些小型汽车提供发动机的设计、研发和制造。旗舰发动机包括10,000rpm、1,000+HP的V12发动机，以及高转速的 “一级方程式启发 Formula 1 Inspired ” 四凸轮V8发动机。拥有卓越赛车生产技术的Hartley Engines，在诸多赛车工程创新项目中获得了奖项。而Hartley Engines生产的赛车在新西兰和澳大利亚各大赛车活动中赢得了冠军，并且在邦纳维尔打破了陆地速度纪录（1000cc迷你车）。
Hartley Engines公司尼尔森-哈特利（右）工作室讨论发动机设计理念。图中（左1）3D打印设备为远铸智能FUNMAT HT。
扩大业务
只为更好地传达赛车技术理念
在过去， Hartley Engines 的主要业务一直是为专业赛车比赛中的顶级团队生产赛车发动机，他们的大部分的开发项目都非常保密，只为特定的客户提供服务。最近，为了更好地传达他们的赛车技术理念， Hartley Engines 开始向通用引擎开发商提供他们的引擎套件和开发技术，同时也向世界各地的普通消费者零售他们的赛车组件。
另外Hartley Engines 发动机的生产优势之一是能够非常迅速地完成设计和相应开发，并且投入生产。他们的工厂由5轴数控铣床、数控车床、发动机测功机和气流测试设备组成。
将增材制造技术带入生产
因为随着业务模式的变化，尼尔森和他的团队也在不断优化生产链思路，使其达到新的水平。他们开始尝试采用增材制造技术生产部件，探索在发动机研发中使用3D打印的可能性。
“我很早就发现了使用3D打印的优势。一些高端塑料材料的特性令人印象深刻，非常适合做发动机的进气歧管和感应部件。团队用在进气道的材料是，含有25%的碳纤维的高温尼龙（PA），PA-CF的温度兼容性优于传统工艺铝。它的传热速度非常慢，这让进气道可以尽量保持凉爽，一旦低温空气进入发动机，其就能帮助燃烧。” 尼尔森-哈特利还表示， “3D打印流道和喇叭口的额外好处是设计的灵活性。团队非常重视进气口的形状，它不只是简单地在一块板上加工一个圆孔，可以通过3D打印完成极其复杂的曲线和形状，从而使其与汽缸盖的CAD模型保持一致。”
为满足生产要求保驾护航
尽管3D打印的优点充满了吸引力，然而令 Hartley Engines 困扰的是，即便是在测试中成功了的3D打印的样件，往往还是难以达到 “生产要求”。
在收到第一台INTAMSYS FUNMAT HT 3D打印设备之前，Hartley Engines在打印高温聚合物的成功率约为15-20%。浪费的打印件远远超出了Hartley Engines的承受能力，当一些塑料的价格超过500美元/公斤（加上运往新西兰的运费）时，通过3D打印零件来优化产业链的可能性变得微乎其微。然而，FUNMAT HT 3D打印设备的到来，使这一情况发生了改变。
随着Hartley Engines 采购了第二台FUNMAT HT，现在他们正在车间里建立一个增材制造部门，另外一台INTAMSYS FUNMAT HT也在采购中。
随着业务的发展，Hartley Engines 一直面临着要尽快将零件推向市场的问题。由于赛车零部件都是单体定制，传统制造工艺并不能满足他们的需求。在合理规划增材制造流程后，Hartley Engines 能够同时运行多台打印机。FUNMAT HT 3D打印设备相比传统制造工艺更有效率，且具有更高的投资回报率。
3D打印部件主要用于进气歧管的空气角和流道
3D打印也被用于制作涡轮增压发动机的排气管，下左图是打印样件。首先会用FUNMAT HT将样件分块打印，然后把几块样件的表面仔细打磨后拼接在一起。下右图是复合材料模具经过整个碳纤维铺设和固化过程后制成的最终高性能产品。
涡轮增压发动机的通风口
从赛车到更广泛的制造应用
方程式赛车的制造技术处于开发制造技术的前沿，在与赛车制造团队共同开发的过程中，增材制造设备厂商也提炼出先进的制造工艺，从而进一步确认市场竞争地位。毋庸置疑，赛车运动仍然是技术加速器之一。
在过去十年中，增材制造-3D打印技术已成为赛车现代设计和原型、以及参赛车辆零部件制造过程的重要部分。增材制造零件在赛车运动中获得不断的完善，最终将自上而下的延伸到更广泛的商业环境中。
如着眼于更广泛的汽车制造领域，伴随着3D打印技术的发展，基于材料挤出工艺的塑料及复合材料3D打印技术在汽车行业的应用场景也日渐丰富，在汽车行业的几乎每一环节都能承担相应的任务。
此前，3D科学谷在《工业级FFF/FDM 3D打印技术汽车行业应用价值探讨》一文中，曾分享了远铸智能3D打印技术的汽车制造应用，在早期的设计开发环节中，FDM/FFF 3D打印技术能够辅助设计研发环节的原型验证；在生产环节中，可用于制造工厂需要的工装夹具；在汽车后市场中，可应用于汽车的改装、维修等定制化的需求，包括小批量生产终端零件。
相信随着3D打印技术成熟度的进一步提升，未来汽车制造领域将与3D打印技术结合的更为紧密。
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