Renishaw3D打印技術提升了蒙特利爾Formula SAE車隊的賽車統治力
2024年11月29日，蒙特利爾高等技術學院（ETS）的Formula SAE車隊在賽車運動中采用金屬增材制造技術來提高電動賽車的性能。在2023賽季，該車隊推出了名為 MANIC-23的電動賽車，它不僅在賽道上展現了驚人的速度，還因一系列輕量級的3D打印組件而備受矚目。
Formula SAE是一項自1980年起舉辦的大學級別比賽，邀請學生團隊設計、制造并駕駛小型方程式賽車。目前，全球有超過600支隊伍參與這項賽事，他們通常會花費一年的時間來打造自己的賽車。ETS車隊擁有超過30年的Formula SAE燃燒類別比賽參賽經驗。然而，在最近幾年，車隊轉向參加電動汽車比賽，這要求對他們的車輛設計進行根本性的重新構思。
在2023賽季開始前，Formule ETS車隊決心制造一款具有核心競爭力的電動汽車，并尋求金屬增材制造公司Renishaw的幫助，為他們的賽車提供一系列優化的關鍵部件，以增強性能優勢。
通過3D打印技術開發下一代賽車
車隊隊長Léa Tonini表示：“Formule ETS在Formula SAE中一直是一個有力的競爭者。多年來，我們在內燃機類別中屢次登上領獎臺。當我們決定轉向電動汽車時，我們的目標是以一種能夠繼續推動賽車運動界限，并保持我們領先地位的方式來進行。”
通過與3D打印公司Renishaw合作，該車隊成功地利用3D打印技術對多個組件進行了優化，從而升級了他們的電動賽車系列。MANIC-20和MANIC-2022是車隊過去幾年參賽的車型。機械工程專業學生兼動力系統設計團隊成員Tommy Gélinas補充說：“在2022賽季取得成功之后，我們的目標是進一步提升賽車的性能。我們面臨的最大挑戰是實現大幅減重。為了設計出僅重400磅的MANIC-23賽車，我們需要開發更輕量化的組件。”
團隊的主要目標是重新設計并3D打印支柱，這些關鍵部件連接車輛中的子組件，對于將車輪運動傳遞到懸架臂和減震器至關重要。車輛中有四個支柱，每個支柱都裝有一臺電動機。以前，這些部件是通過CNC加工并使用7075-T6鋁合金制造的。然而，隨著金屬增材制造技術的應用，他們重新設計了這些部件，使它具有令人印象深刻的有機結構，從而大大減輕了重量。
Gélinas 補充說：“我們認識到，金屬增材制造技術將賦予我們設計的自由度，使我們能夠制造出既輕質又不影響車輛性能的部件，同時滿足懸掛團隊設定的合規性目標。起初，我們發現沒有合作伙伴能夠使用傳統制造技術生產出新的支柱。”
3D打印設計新賽車支柱減重30%
Renishaw擁有豐富的賽車經驗，在此次項目中，不僅提供3D打印組件，還就設計選擇、拓撲優化和材料選擇提供建議。最終，合作伙伴決定使用AlSi10Mg粉末，因為它兼具剛度和輕量化特性。
最終，3D打印的支柱比機械加工的支柱輕得多：前支柱輕了30%，后支柱輕了28%。團隊表示，重量減輕意味著對賽車動態行為的控制更加出色。除此之外，3D打印設計使前支柱的外傾角柔順性降低了18%，材料使用量減少了45%。
在集成3D打印組件后，MANIC-23表現出色，在密歇根州舉辦的北美電動FSAE 2023比賽中獲勝，并在克羅地亞FSAE Alpe Adria比賽中獲得第二名。Tonini總結道：“與我們之前的車輛相比，MANIC-23在動力、精度和緊湊性方面有了重大飛躍。”
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