福特汽車對(duì)3D打印F1賽車部件進(jìn)行航空級(jí)測(cè)試

福特汽車公司是一家成立于 1903 年的全球汽車制造商,，目前正為 20 年來(lái)首次參加一級(jí)方程式賽車比賽做準(zhǔn)備,。正式比賽將于 2026 年開(kāi)始，但通過(guò)與紅牛動(dòng)力總成公司（紅牛車隊(duì) F1 動(dòng)力裝置的工程部門(mén)）的合作,，開(kāi)發(fā)工作正在順利進(jìn)行中,。

南極熊獲悉，福特的增材制造實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)生產(chǎn)出 1,000 多個(gè) 3D 打印部件,，這些部件利用了從航空航天領(lǐng)域借鑒的測(cè)試方法,。

這些 3D 打印部件中的一些，包括電池的冷卻板和其他系統(tǒng)的冷卻板,，將用于福特為即將到來(lái)的賽車賽季開(kāi)發(fā)的內(nèi)燃機(jī)和混合動(dòng)力技術(shù),。工程師依靠該公司長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)的制造專業(yè)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)用于高應(yīng)力條件的零件。從電池開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)到熱系統(tǒng)專家,，跨部門(mén)的支持為改進(jìn)每個(gè)設(shè)計(jì)提供了至關(guān)重要的知識(shí),。

有效的測(cè)試協(xié)議彌補(bǔ)了增材制造與實(shí)際性能之間的差距。福特的增材制造小組通過(guò) 3D 掃描測(cè)量機(jī)械強(qiáng)度,、硬度和精確幾何形狀,。然后，無(wú)損評(píng)估專家使用 X 射線和 CT 掃描生成數(shù)字模型,，揭示使用傳統(tǒng)檢查工具無(wú)法發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),。

每個(gè)組件都會(huì)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中心的計(jì)量實(shí)驗(yàn)室接受進(jìn)一步檢查，最終檢查將確認(rèn)尺寸的準(zhǔn)確性,。福特與紅牛動(dòng)力系統(tǒng)增材制造合作的負(fù)責(zé)人 Keith Ferrell 指出,，每一步都確保賽車部件能夠承受高速和高溫�,！拔覀冋�在吸引所有這些擁有這些專業(yè)領(lǐng)域的福特團(tuán)隊(duì)來(lái)協(xié)助這一項(xiàng)目,，”Hertrich 補(bǔ)充道，強(qiáng)調(diào)了福特 F1 努力背后的廣泛合作,。

許多新零件不僅僅是緊固件等簡(jiǎn)單物品,。福特高性能賽車動(dòng)力系統(tǒng)經(jīng)理 ChristianHertrich 說(shuō)道：“它們不是螺母和螺栓之類的簡(jiǎn)單物品，這些是經(jīng)過(guò)極端測(cè)試的復(fù)雜金屬和聚合物零件,，因此它們可以承受平均時(shí)速 200 英里的比賽,。”

△3D打印汽車金屬零部件

通過(guò)賽車測(cè)試獲得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)已指導(dǎo)福特消費(fèi)汽車系列的改進(jìn),。F-150 項(xiàng)目的工程師最近發(fā)現(xiàn)了車頭燈膠水溢出問(wèn)題——盡管采用傳統(tǒng)檢查方法,，但這一難以發(fā)現(xiàn)的缺陷已持續(xù)數(shù)月。通過(guò)采用針對(duì)賽車部件改進(jìn)的先進(jìn)掃描程序,，無(wú)損工程團(tuán)隊(duì)在一天之內(nèi)就查明了問(wèn)題所在,，避免了昂貴的維修和客戶投訴。

△福特性能與 Redbull Powertrain 展開(kāi)全新合作,。照片來(lái)自福特,。

3D 打印在 F1 賽車性能提升中發(fā)揮的作用

英國(guó)一級(jí)方程式車隊(duì)邁凱倫車隊(duì)目前使用五臺(tái) Stratasys SLA 3D 打印機(jī)每年生產(chǎn)多達(dá) 9,000 個(gè) 3D 打印部件,。這些機(jī)器制造前后翼組件、側(cè)面車身和比例風(fēng)洞模型,。風(fēng)洞測(cè)試對(duì)于改進(jìn)空氣動(dòng)力學(xué)裝置仍然至關(guān)重要,，邁凱倫的增材制造團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱，3D打印使得零件生產(chǎn)時(shí)間顯著縮短,。

法拉利車隊(duì)是一級(jí)方程式賽車歷史上最成功的車隊(duì),，他們已將 3D 打印用于空氣動(dòng)力學(xué)和動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用。工程師使用 3D 打印的傳感器支架來(lái)分析前翼性能,，固定激光行駛高度傳感器以測(cè)量比賽條件下的運(yùn)動(dòng),。這些支架由尼龍基聚合物制成，采用選擇性激光燒結(jié) (SLS) 或多噴射熔合 (MJF),，這兩種增材制造工藝能夠生產(chǎn)出具有精細(xì)細(xì)節(jié)的抗沖擊組件,。

△安裝在 2022 年法拉利車隊(duì)一級(jí)方程式賽車前部的 3D 打印傳感器支架。照片來(lái)自 Andrew Cunningham,。