采訪：BWT Alpine F1車隊的制造經(jīng)理談?wù)?D打印在賽車中的應(yīng)用！

導(dǎo)讀：在F1賽車比賽中，成敗就在分秒之間。在這項追求速度的比賽中，各個團隊都需提高軟實力和硬實力從而不斷追求極限，追求勝利和冠軍。雖然人們一直認為3D打印技術(shù)對賽車整改或制造至關(guān)重要，但由于賽車比賽的競爭性質(zhì)，3D打印如何應(yīng)用于賽車？如何提高賽車性能？一直是個“未解之謎”。

2022年5月，南極熊獲悉，一家外媒對BWT Alpine F1 車隊的先進數(shù)字制造經(jīng)理Pat Warner進行了采訪，揭開了3D打印應(yīng)用于賽車比賽中的神秘面紗。該車隊早在2021年6月就透露，它使用3D Systems 的 Accura Composite PIV創(chuàng)建了可用于風洞測試的零件模型。不僅如此，其先進數(shù)字制造經(jīng)理 Pat Warner此次接受采訪，指出3D打印技術(shù)已經(jīng)廣泛用于賽車領(lǐng)域了，3D打印能做到的事情遠比你能想到的多。

Warner 透露：“您在風洞中看到的一級方程式賽車上可能有70%的車身是SLA 3D打印的。除了前翼主飛機或后翼襟翼，其他零部件都可以通過3D打印進行制造。如果SLA制作出的零部件的性能達不到要求，可以在零件上進行金屬涂層的二次加工，使其更堅固。我們的大部分迭代測試都是使用SLA進行的。我們還使用選擇性激光燒結(jié) (SLS)進行零部件制造，我們有一臺3D Systems Figure 4機器，用于制造模具工具等?！?br />

△BWT Alpine F1 車隊的一輛賽車在邁阿密一級方程式大獎賽的維修站中。圖片來自 BWT Alpine F1 車隊。

3D打印助力賽車
BTW Alpine F1并不吝嗇分享自己3D打印的經(jīng)驗，Warner非常友好地接受了外媒的采訪，推動了3D打印技術(shù)在賽車領(lǐng)域的發(fā)展。在1998 年后的三年間，這支隊伍更名為 Benetton。團隊出于好奇購買了一臺SLA機器，Benetton通隨后委托年輕的Warner為其發(fā)展提供幫助。 接受采訪時，Warner回憶起梅賽德斯 AMG Petronas F1 車隊的首席技術(shù)官 James Allison，他當時是Benetton的空氣動力學(xué)家，曾說過“SLA 在風洞中沒有立足之地”。但從那以后，Warner卻充分發(fā)揮了3D打印的制造能力，每周生產(chǎn) 450-600 個零件。 Warner 解釋說：“3D 打印的主要好處是能夠一次完成多個零件的制造，在 SLA 機器上，用戶可以在打印盡可能多的部件，甚至可以制作任何形狀的零件。它還幫助減輕了用于制造賽車的機器的制造負擔?！?br />
3D 打印可以應(yīng)用的另一個領(lǐng)域是粒子圖像測速 (PIV) 數(shù)據(jù)收集，這是一種使用激光評估給定物體上的粒子流動的過程。Warner 表示，利用 3D Systems 的 Accura Composite PIV 材料，他的團隊現(xiàn)在能夠克服背景和粒子反射問題，這些問題通常會影響結(jié)果數(shù)據(jù)的質(zhì)量。Warner在項目揭幕時表示：“3D Systems的應(yīng)用工程師的深厚專業(yè)知識和行業(yè)領(lǐng)先的解決方案一直是我們創(chuàng)新團隊最看重的部分，我們合作共同開發(fā) Accura Composite PIV 并進行應(yīng)用測試，著實令人感到興奮。由于該材料獨特的光學(xué)特性，我們現(xiàn)在正在從風洞中的PIV系統(tǒng)收集更可靠的數(shù)據(jù)?！?br />

△使用 3D Systems 的 Accura Composite PIV 材料 3D 打印的零件。圖片來自 3D Systems。

制造最終用途的F1組件：面臨問題
BWT Alpine F1車隊現(xiàn)在也在利用3D打印技術(shù)制造最終用途的零件。根據(jù)Warner的說法，為車隊冷卻的鼓風機是通過3D打印制造的，用于插入它們的適配器以及在比賽中途進站時的車輪螺母槍的框架也是通過3D打印制造的。 然而，在金屬3D打印方面，Warner對該技術(shù)已準備好生產(chǎn)最終用途的F1組件并不樂觀。他提到最近在 Aston Martin Aramco Cognizant和 McLaren Racing 進行的一些測試，表示缺乏培訓(xùn)可能會使用戶處于危險之中。已經(jīng)發(fā)生了幾場小火災(zāi)，整體情況不太好。Warner還指出，對材料和工藝進行鑒定所需的時間是3D打印技術(shù)在F1中廣泛使用的障礙。


△阿爾法羅密歐 C41 一級方程式賽車的 3D 打印底盤插件示意圖。圖片來自增材工業(yè)。

F1中還有哪些地方使用了3D打印？
●Williams Racing上賽季與Nexa3D合作，利用該公司的高速NXE400 3D 打印機生產(chǎn)功能性一級方程式風洞部件。


△Williams Racing 已經(jīng)使用 NXE400 3D 打印了許多風洞部件。照片來自威廉姆斯賽車。


●自 2017 年以來，邁凱倫賽車隊一直在使用3D 打印賽道進行工具和原型制作。該團隊與 Stratasys 建立了長期合作伙伴關(guān)系，多年來一直在制造各種不同的模型和按需備件，包括剎車冷卻管、尾翼襟翼等。


△在巴塞羅那賽道進行 F1 測試。照片來自 Stratasys。

●盡管Warner對金屬3D打印表示擔憂，但阿爾法羅密歐 F1 團隊ORLEN繼續(xù)與Additive Industries合作，為F1 賽車3D打印關(guān)鍵部件。例如用于將結(jié)構(gòu)部件和“C41”賽車固定在一起的懸架底盤插件。  


△Alfa Romeo F1 Team ORLEN 2022 賽車具有 150 個 Additive Industries-3D 打印部件。圖片來自阿爾法羅密歐 F1 車隊 ORLEN