长沙理工大学有这样一群“理工男”,他们自己研发、自筹经费,加班加点设计制造了一台“金属3D打印赛车”——FNX-16。据公开资料显示,这样 的金属3D打印赛车,在国内尚为首创。昨日,长沙理工大学举办新车发布会,推出这款新赛车,并宣布该款赛车即将出征2016中国大学生方程式汽车大赛。
惊艳亮相 国内首台金属3D打印概念赛车
“轰——”昨日下午4时,在长沙理工大学金盆岭校区运动场,大约200公斤重的FNX-16赛车,在跑道上一圈又一圈地高速绕行。经测试,其时速在 130公里左右,行驶姿态稳定,操控敏捷。只见赛车时而漂移,时而加速,吸引了大量同学围观,大家齐声欢呼呐喊。这是全国首台“金属3D打印赛车”—— FNX-16在长沙理工大学的首发仪式,它即将出征2016中国大学生方程式汽车大赛。
“大概3年前,中国赛车界引入了高分子材料3D打印的概念。今天,我们做出了全国首台金属3D打印为概念的赛车,这些金属3D打印的零部件更坚固、 更稳定、费用更高。对我们而言,最重要的是制作难度更大。”长沙理工大学赛车队队长赵树成谈起这台车的创制过程时说。长沙理工大学前后五届、300多名大 学生接力5年,制造出“FNX系列”大学生方程式赛车,到昨日已经是第5台即“FNX-16”赛车。这辆车从去年开始研制,直到今年暑假结束时才基本定 型。在攻关阶段,很多同学都是从早上8时干到深夜。经费上,由于拨款不够,赵树生和一些团队成员先后拿出数万元,同时联系到一家业内领先的3D打印机厂商成为赞助厂商,赞助了团队20余万元。
研发过程 赛车设计由大学生自主完成
金属3D打印成本很高,一个金属3D打印的零部件要上万元。赞助厂家只管生产,工程设计必须由大学生们自主完成。比方做一个悬架立柱,就返工了5 次。在指导老师袁翔、厂商工程师唐工等人的指导下,团队数次重新设计、改图、做匹配,耗时一个暑假,终于将悬挂系统的立柱、摇臂等以金属3D打印的方式制 造出来。由于用的是最先进的SLS选择性激光烧结技术,各零部件严丝合缝,运作优良。
赛车队员们边干边学边摸索,从设计到制造再到调适,光零件就买了上千个。大伙困了就睡车库,没钱了就自己掏腰包凑钱买零件,寒暑假留校加班加点…… “有一次,为了调试发动机,我们软磨硬泡找到一个赞助场地,在酷热的夏天坐两个小时公交车去厂房。天刚亮出门,回来时已是满天繁星。”赵树成说,从寻求赞 助、零件加工、整车装配、赛车落地,最后准备去参赛,全部由团队自主完成。“团队成员们的年龄和专业不同,但我们都有一个共同的赛车梦。”
“这次制造赛车的过程开发了自己的思维,锻炼了自己的创新能力。”团队成员陶益伟说,FNX-16只有大约200公斤重,行驶姿态也比上一个版本要稳定得多。
长沙理工大学汽车与机械工程学院党委书记曹瑛感慨地说,这些同学艰苦创业、屡创佳绩,从他们身上,能看到“中国制造2025”的光明未来。
3D打印可生产出赛车的各种金属零部件
“包括进气歧管、轮毂、方向盘、空气动力学套件等诸多零部件,用的都是3D打印技术。”团队成员王慧介绍说,“如果采用机械制作方法,很多地方需要制造很多细小零件,要不同的模具、机床。运用3D打印技术后,只需要在软件上建模成型,导入到打印机器中,就可一次性打印出整个竞技系统。”
而在整个制作过程中,金属3D打印与塑料3D打印有些不同,需要使用特殊的添加剂,这就意味着需要分多个层次,层层打印才能造出所需要的形状。同时,金属可以通过激光被分解成非常细小的金属粉末。而这种粉末的直径比人类头发的直径还要小一半,这就意味着金属3D打印机可以制造出非常小巧而复杂的组件。而包括铝和钢铁等构成汽车底盘的主要金属零部件,都可以通过3D打印来完成。
未来前景 汽车工业将广泛运用3D打印技术
根据中国大学生方程式汽车大赛的规定,车辆必须使用排量不超过610cc的四冲程汽油机,因此,FNX-16采用的是600cc摩托车发动机。为了 让这台赛车比赛成绩更好,整个团队分成动力、悬挂、车身等多个组,尽量让研制出的这台赛车更轻量化、更坚固、更具操控性。团队的40名成员都有专业分工, 从车架车身制造、发动机制造,到财务管理、宣传外联,都有专人负责。
据了解,德国宝马是最早开始采用3D打印技术的汽车企业之一,早在1990年,也就是3D打印正式诞生之后不久,他们就将这项技术引进自己的快速科技中心。
中国拥有巨大的工业市场和数十万规模以上工业企业,工业企业将成为金属3D打印未来最主要的客户。有了3D技术,大型工业将不再需要规模过于庞大的 工厂厂房,未来的制造基地将会更小、更快、更智能,产能会比当前提高数倍。“未来的汽车工业,必然将更广泛地运用3D打印技术。”王慧说。
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