3D打印如何助力Hyperloop超級高鐵,？

Hyperloop-“超級高鐵”具有長距離,、超高速、低能耗等特點,。據(jù)悉,，世界首條商業(yè)運營的超級高鐵有望修建在迪拜，但并不是拉人,，而是用于港口間的超高速貨物運輸,。可以說無論是倡導超級高鐵,，還是制造載人龍飛船,，ElonMusk都在進行著顛覆性的創(chuàng)新，而這些創(chuàng)新的嘗試中就不乏新興的制造技術,，如3D打印技術,。voxeljet（維捷）通過位于德國Friedberg服務中心的VX1000系統(tǒng),，為Hyperloop超級高鐵項目在不到24小時內(nèi)一個批次打印完成25個熔模鑄造模具,。隨后這25種不同的組件被送到RP2鑄造環(huán)節(jié)，制造商采用真空鑄造工藝將其鑄造成金屬零件,。

本期,，小編和大家一起來領略，3D打印熔模鑄造技術將如何使Hyperloop超級高鐵項目受益,。處理復雜設計與快速制造在ElonMusk的設想中,，Hyperloop超級高鐵將成為未來的交通工具。它將像飛機一樣快,，像火車一樣舒適,。這是一個極其大膽的設想：在管道內(nèi),，以每小時1225公里的速度發(fā)射吊艙。

為此,，SpaceX還舉辦了超級高鐵車廂設計大賽（HyperloopPodRace）,，著名的大學和工程團隊被邀請參加比賽。麻省理工學院拿走了最高獎項,，來自荷蘭的Delft科技大學和Auburn大學分列二三位,。

荷蘭Delft科技大學制造的1:2縮尺HyperloopPOD在比賽中證明是安全、可靠,、高效的,。這個模型能達到每小時400公里的速度，能夠運輸乘客和行李,。并且只有149公斤的重量,。

為了達到高速，Hyperloop的設計理念是全靠接近真空的管道來實現(xiàn),，沒有發(fā)動機的噪音,。最接近發(fā)動機的東西就是管道，一條可以測量速度和位置的智能管道,。車廂通過增壓將重力加速度最小化,，使得乘坐的舒適感達到最佳。

雖然管內(nèi)幾乎沒有氣壓,，但由于吊艙的高速度接近于聲速,，外形的優(yōu)化還是必要的，Delft科技大學的HyperloopPOD外觀是一個氣動外形,。從下圖中可以看出,，吊艙類外觀似于水滴，因為這是最小化阻力的最佳形狀,。小編了解到正是這一特殊形狀的設計帶來了新的挑戰(zhàn)：懸掛的設計,。由于幾乎不可能通過銑削來完成設計里面的曲面或雙曲面的加工，Delft科技大學采用精密鑄造的方法解決了這一問題,，這為他們帶來更寬泛的設計自由度,。

荷蘭Delft科技大學此次參賽的合作伙伴是RP2公司，這其中頗為引人注目的是3D打印機制造商voxeljet（維捷）為RP2提供了3D打印的PMMA熔模鑄造模具用于鑄造鋁件,。

    圖片：熔模,，來源voxeljet

    圖片：鋁件，來源voxeljet

Delft科技大學設計了一個形狀十分復雜的鋁制吊艙懸掛系統(tǒng),，這樣的產(chǎn)品需要采用熔模鑄造工藝來完成,。為此RP2邀請了3D打印機專家voxeljet（維捷）加入制造團隊來迎接這一挑戰(zhàn)。

    圖片：熔模,，來源voxeljet

    圖片：鋁件,，來源voxeljet

通過voxeljet（維捷）位于德國Friedberg服務中心的VX1000系統(tǒng),，工程師將這些零件的熔模鑄造模具打印出來，通過1000×600×500mm的制造空間,，所有的25個熔模鑄造模具在不到24小時內(nèi)一個批次打印完成,。這些組件達到600dpi的打印分辨率精度，打印層厚度僅為150微米,，使得組件達到了細致的工業(yè)級精度要求,。VX1000適合于各種工業(yè)應用，使小批量生產(chǎn)變得經(jīng)濟且輕松,。

    圖片：熔模,，來源voxeljet

圖片：鋁件，來源voxeljet

隨后這25種不同的組件被送到RP2鑄造環(huán)節(jié),，制造商采用真空鑄造工藝,。他們發(fā)現(xiàn)voxeljet（維捷）的PMMA材料帶來非常出色的燃燒結果，達到非常低的灰分含量,，并且膨脹系數(shù)低,，所以陶瓷殼沒有形成裂紋的風險，打印技術與材料技術的結合帶來了優(yōu)秀的鑄造質(zhì)量,。

這些組件被安裝在鑄造工藝的蠟樹上,，蠟樹被陶瓷包裹，然后放在爐子里淬火,，當PMMA材料被燃燒后,，熔化的鋁材料就被澆注進陶瓷空腔里。最后,，工程師對鋁件進行了T6熱處理,，提高了強度。在這個過程中,，3D打印技術使得RP2能夠生產(chǎn)復雜鑄件模具,，不僅經(jīng)濟、高效而且還滿足了復雜零件的細節(jié)要求,。

RP2公司與voxeljet（維捷）3D打印服務中心的合作要追溯到幾年前,，這也是為什么RP2公司會在第一時間想到與voxeljet（維捷）合作Hyperloop的參賽項目。voxeljet（維捷）為參與這一項目感到很興奮,，當意識到這些技術可以將慕尼黑到柏林的旅行時間縮短到30分鐘的時候,，并且耗費很少的能源，voxeljet（維捷）認為這是一件極其有意義的事情,。

來源：3d科學谷