2021年國際汽聯(lián)認可的3D打印金屬材料清單

來源：3D打印技術(shù)參考

當前,，國際汽聯(lián)新批準了兩種可用于2021賽季3D打印的高性能鋁合金：A6061-RAM1和A2024-RAM2,。這兩種材料都具有較高的比強度，可以為汽車節(jié)省更多重量。同時還批準了其他幾種3D打印金屬材料，包括Inconel 625,、鈷鉻合金以及其他牌號的鈦合金和鋼材料。

截至目前,，被國際汽聯(lián)批準的3D打印金屬材料包括：

鋁合金：AlSi10Mg,，AlSi7Mg，Al Cl-30AL

顆粒增強鋁合金：A20X,，2024-RAM2,、6061-RAM2

鋁鎂合金：Scalmalloy

鈦合金：1級，2級,，Ti6Al4V,，Ti5553,，Ti6242,。

鋼合金：316，304,，MS1,，15-5PH，17-4PH,，300M,，4140。

高溫合金：Inconel 625,，Inconel 718,，鈷鉻合金。

不含鈹?shù)你~合金。

關(guān)于3D打印高強鋁合金的種類,，可以查看《當前國內(nèi)外3D打印高強鋁合金種類,、性能信息匯總》；

關(guān)于鈦合金Ti5553,、Ti6242,，可以查看《可替代Ti6Al4V | 航空航天結(jié)構(gòu)應(yīng)用和增材制造工藝的極佳候選材料》；

關(guān)于鋁合金3D打印存在的問題,，可查看《鋁合金在增材制造應(yīng)用過程中的主要局限性和缺陷類型》,。

其他材料問題，查看延伸閱讀,。

無法忽視3D打印技術(shù)的細分領(lǐng)域

一級方程式賽車是國際汽車聯(lián)合會 (FIA) 認可的最高級別的賽車,，這意味著 F1 賽車是世界上最快的公路賽道賽車，能夠達到 370 公里/小時（230 英里/小時）,。要讓汽車跑得這么快,，需要大量的工程設(shè)計，每個F1車隊都使用尖端技術(shù)來保持競爭力,，3D打印是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一,。

輕巧且符合空氣動力學(xué)，是達到保證速度的重要因素,，這是3D 打印技術(shù)最為擅長的兩件事,。工程師在火箭和戰(zhàn)斗機上采用 3D 打印的原因與 F1 團隊使用該技術(shù)的原因相同：減輕重量和設(shè)計自由。不僅外部零件需要符合要求以減少阻力,，而且 F1 賽車對于它能實現(xiàn)的馬力來說顯得體型非常小,，因此所有內(nèi)部零件都必須占用盡可能小的空間。許多組件必須相互嵌套,，并且必須設(shè)計為能夠適合任何可用空間,，因此沒有比 3D 打印更好的方法來制造此類零件。

阿爾法·羅密歐

此外,，F(xiàn)1車隊基本上每年都會制造新車,。每年重新制造同一輛車已經(jīng)非常困難，而且這涉及到研發(fā)改進,、測試,、檢查和練習(xí)時間。很明顯,，如果車隊不依賴3D打印個性化,、快速無模制造的特點，將難以實現(xiàn)生產(chǎn)零件的迭代,。

在2020賽季,，阿爾法羅密歐車隊“C39”配備了143個3D打印零件,，分別為58件鈦合金、19件高性能鋁合金以及66件普通鋁合金,，類型涵蓋底盤插件,、冷卻回路管道、安全結(jié)構(gòu),、輕型整流罩以及其他車身零件等,。使用3D打印生產(chǎn)這些零件將汽車的重量減少了至少2％，這對F1賽車的性能而言意義重大,。

阿爾法·羅密歐C39和C41上的3D打印材料和零件數(shù)量

為進一步提升賽車性能,，阿爾法 羅密歐進一步增加了2021賽季新款賽車C41中3D打印零件使用量，達到304個,。其中AlSi10Mg,、Scalmalloy超級合金、Ti64和不銹鋼零件的比例分別為40％,、36％,、22％和2％，這些不同材料的零件分布在賽車中的不同位置,，使得C41上面的3D打印零件的總重達到14860g,，相比C39的13140g稍重。

3D打印的賽車管道蓋（圖片來源：阿爾法羅密歐賽車）

汽車制造商已經(jīng)越來越多地將拓撲優(yōu)化和衍生式設(shè)計作為開發(fā)具有最終用途應(yīng)用的3D可打印部件的一種手段,。

2021賽季納斯卡杯賽,，STEWART-HAAS賽車也采用3D打印減輕重量、提高性能,。Stewart-Haas與Autodesk合作,，成功使用Fusion 360衍生式設(shè)計軟件，使制動踏板重量減輕了32%,，同時提高了剛度和整體安全性,。通過雷尼紹RenAM 500Q系統(tǒng)3D打印，改進后的踏板已安裝在Cole Custer的 750 bhp福特野馬上,。

在去年,，F(xiàn)raunhofer IAPT與菲亞特合作，將其一輛跑車的12個部件整合到一個3D打印的懸架部件中,，重量比原始部件減輕了36%,。

Stewart-Haas與Autodesk合作3D打印的制動踏板

菲亞特將跑車的12個部件整合到一個3D打印的懸架部件中

保時捷3D打印的鋁合金活塞

同樣的，保時捷還與通快和馬勒合作,，為其旗艦911超級跑車3D打印了升級后的發(fā)動機活塞。使用AI主導(dǎo)的設(shè)計方法,，制造商已經(jīng)能夠?qū)⒗鋮s管道集成到實驗活塞的“冠部”中,，一旦安裝，就可以有效地為車輛發(fā)動機增加30馬力。

在剎車制動方面,，過去幾年已經(jīng)有幾家汽車公司考慮采用3D打印制造相關(guān)部件,。2019年7月，英國公司Carbon Performance使用其專有的平臺,，3D打印了剎車卡鉗,；此后不久，布加迪成功對其3D打印的制動卡鉗進行了成功演示,。

END

從國際汽聯(lián)公布的3D打印金屬材料清單可以看出,，有很多材料并不是當前主流使用的3D打印材料，很多屬于并未得到充分驗證的新開發(fā)材料,。因此也可以看出該領(lǐng)域?qū)?D打印技術(shù)以及新材料的需求程度,。如文中指出，航空航天和汽車領(lǐng)域?qū)?D打印技術(shù)具有共同的需求,，復(fù)雜零件制造,、輕量化、小批量快速生產(chǎn),。當一個領(lǐng)域深刻認識到這項技術(shù)的特點,，你會認為，3D打印技術(shù),，真香,。