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长沙大学生制造国内首台金属3D打印赛车

发布时间:2016-09-23

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。

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  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。
  相关链接
  中国大学生方程式汽车大赛
  中国大学生方程式汽车大赛,简称“中国FSC”,是一项由中国高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准,在一年时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车,成功完成全部或部分赛事环节的比赛。评测项目包括:技术检查、制造成本分析、营销报告、赛车设计、单项性能测试等。第一届比赛于2010年举行。
  中国FSC致力于为国内优秀汽车人才的培养和选拔搭建公共平台,通过全方位考核,提高学生们的设计、制造、成本控制、商业营销、沟通与协调等五方面的综合能力,全面提升汽车专业学生的综合素质,为中国汽车产业的发展进行长期的人才积蓄,促进中国汽车工业从“制造大国”向“产业强国”的战略方向迈进。
  延伸阅读
  奥迪制造金属3D打印概念赛车模型
  不少汽车生产厂家对3D打印这种新兴技术非常感兴趣,尤其是在高强度材质方面的运用。奥迪的工具制造部门就运用金属3D打印技术,制造出了一台概念赛车模型。
  2015年,奥迪利用金属3D打印技术,制造出一台1∶2比例的Auto Union Typ C赛车。目前这台赛车只是模型,还无法利用3D技术打印出全尺寸的汽车组件。3D打印的最大好处就是可以减少废料的产生,并且提高效益成本,同时也减少了零配件厂商在建模时的复杂性,从而加速整个汽车的研发和装配过程。

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