賽車運(yùn)動(dòng)，如廣為人知的F1賽車，是世界上速度快、技術(shù)為領(lǐng)先的運(yùn)動(dòng)之一。而賽車制造技術(shù)伴隨其運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，一直在工業(yè)創(chuàng)新領(lǐng)域中遙遙領(lǐng)先。工業(yè)3D打印機(jī)制造商INTAMSYS遠(yuǎn)鑄智能，將先進(jìn)的工業(yè)FDM技術(shù)引入賽車制作產(chǎn)業(yè)鏈中，與賽車制造商們共同探索，賽車制造新歷程。

Hartley Engines 是一家來(lái)自新西蘭的賽車制造公司。他們?yōu)橘愜嚭鸵恍┬⌒推囂峁┌l(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、研發(fā)和制造。他們的旗艦發(fā)動(dòng)機(jī)包括10,000rpm、1,000+HP的V12發(fā)動(dòng)機(jī)，以及高轉(zhuǎn)速的 “一級(jí)方程式啟發(fā) Formula 1 Inspired ” 四凸輪V8發(fā)動(dòng)機(jī)。擁有卓越賽車生產(chǎn)技術(shù)的他們，在諸多賽車工程創(chuàng)新項(xiàng)目中獲得了獎(jiǎng)項(xiàng)。而他們生產(chǎn)的賽車在新西蘭和澳大利亞各大賽車活動(dòng)中贏得了冠軍，并且在邦納維爾打破了陸地速度紀(jì)錄（1000cc迷你車）。

擴(kuò)大業(yè)務(wù)只為更好地傳達(dá)賽車技術(shù)理念

在過(guò)去， Hartley Engines 的主要業(yè)務(wù)一直是為專業(yè)賽車比賽中的頂級(jí)團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)賽車發(fā)動(dòng)機(jī)，他們的大部分的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目都非常保密，只為特定的客戶提供服務(wù)。最近，為了更好地傳達(dá)他們的賽車技術(shù)理念， Hartley Engines 開(kāi)始向通用引擎開(kāi)發(fā)商提供他們的引擎套件和開(kāi)發(fā)技術(shù)，同時(shí)也向世界各地的普通消費(fèi)者零售他們的賽車組件。另外Hartley Engines 發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)之一是能夠非常迅速地完成設(shè)計(jì)和相應(yīng)開(kāi)發(fā)，并且投入生產(chǎn)。他們的工廠由5軸數(shù)控銑床、數(shù)控車床、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)和氣流測(cè)試設(shè)備組成。

圖：尼爾森-哈特利（右）在FUNMAT HT工作室討論發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)理念

將增材制造技術(shù)帶入生產(chǎn)

因?yàn)殡S著業(yè)務(wù)模式的變化，尼爾森和他的團(tuán)隊(duì)也在不斷優(yōu)化他們的生產(chǎn)鏈思路，使其達(dá)到新的水平。他們開(kāi)始嘗試采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)部件，探索在發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)中使用3D打印的可能性?！拔液茉缇桶l(fā)現(xiàn)了使用3D打印的優(yōu)勢(shì)。一些高端聚合物的材料特性令人印象深刻，非常適合做我們發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管和感應(yīng)部件。我們用在進(jìn)氣道的材料是，含有25%的碳纖維的高溫尼龍（PA），PA-CF的溫度兼容性優(yōu)于傳統(tǒng)工藝鋁。它的傳熱速度非常慢，這讓進(jìn)氣道可以盡量保持涼爽，一旦低溫空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，其就能幫助燃燒?！?尼爾森-哈特利還表示， “3D打印流道和喇叭口的額外好處是設(shè)計(jì)的靈活性。我們非常重視進(jìn)氣口的形狀，它不只是簡(jiǎn)單地在一塊板上加工一個(gè)圓孔，我們可3D打印機(jī)完成極其復(fù)雜的曲線和形狀，從而使其與我們汽缸蓋的CAD模型保持一致?！?/span>

FUNMAT HT為真正滿足生產(chǎn)要求保駕護(hù)航

盡管3D打印機(jī)的優(yōu)點(diǎn)充滿了吸引力，然而令 Hartley Engines 困擾的是，即便是在測(cè)試中成功了的3D打印的樣件，往往還是難以達(dá)到 “生產(chǎn)要求”。

在收到第一臺(tái)INTAMSYS FUNMAT HT之前，Hartley Engines在打印高溫聚合物的成功率約為15-20%。浪費(fèi)的打印件遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了Hartley Engines的承受能力，當(dāng)一些塑料的價(jià)格超過(guò)500美元/公斤（加上運(yùn)往新西蘭的運(yùn)費(fèi)）時(shí)，通過(guò)3D打印零件來(lái)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈的可能性變得微乎其微。尼爾森激動(dòng)地告訴我們， “有很多業(yè)內(nèi)人士跟我說(shuō)過(guò)，我們不可能在3D打印機(jī)上制作生產(chǎn)零件，但I(xiàn)NTAMSYS證明了我們可以做到！”

隨著Hartley Engines 采購(gòu)了第二臺(tái)FUNMAT HT，現(xiàn)在他們正在車間里建立一個(gè)增材制造部門，另外一臺(tái)INTAMSYS FUNMAT HT也在采購(gòu)中。

圖：使用3D打印部件、坯料部件和預(yù)浸碳纖維部件混合成的賽車發(fā)動(dòng)機(jī)

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，Hartley Engines 一直面臨著要盡快將零件推向市場(chǎng)的問(wèn)題，由于賽車零部件都是單體定制，傳統(tǒng)制造工藝絕不可能滿足他們的需求。一臺(tái)INTAMSYS FUNMAT HT 3D打印機(jī)的成本是Hartley Engines 現(xiàn)有的5軸數(shù)控機(jī)床成本的1/30。 且傳統(tǒng)制造方法中的機(jī)器，設(shè)置起來(lái)耗時(shí)又繁瑣，只是為了加工或制造一個(gè)零件，Hartley Engines 往往需要花費(fèi)數(shù)小時(shí)來(lái)設(shè)置機(jī)床和制作工具。而在合理規(guī)劃增材制造流程后，即使同時(shí)運(yùn)行多臺(tái)打印機(jī)，也只需要簡(jiǎn)單按下啟動(dòng)鍵。所以FUNMAT HT實(shí)際上變得比設(shè)置數(shù)控機(jī)床更有效率，且具有更高的投資回報(bào)率。

圖：3D打印部件主要用于進(jìn)氣歧管的空氣角和流道

3D打印也被用于制作渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管，下左圖是打印樣件。首先會(huì)用FUNMAT HT將樣件分塊打印，然后把幾塊樣件的表面仔細(xì)打磨后拼接在一起。下右圖是復(fù)合材料模具經(jīng)過(guò)整個(gè)碳纖維鋪設(shè)和固化過(guò)程后制成的最終高性能產(chǎn)品。

圖：渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的通風(fēng)口

相信在不久的將來(lái)，越來(lái)越多的賽車生產(chǎn)商會(huì)在不斷地創(chuàng)新跟探索中引入增材制造技術(shù)。也期待更多的優(yōu)秀制造商，如 Hartley Engines， 不放棄改革與研發(fā)創(chuàng)新，與 INTAMSYS遠(yuǎn)鑄智能一起推進(jìn)精益制造方法。