3D打印钛合金刹车踏板减重可达32%

近日，南极熊了解到，纳斯卡车队Stewart-Haas车队为了改善刹车系统的性能，已经将目光转向3D打印。据该车队声称，通过3D技术改进的赛车制动踏板将为今年冠军挑战增添一大筹码。

斯图尔特-哈斯车队与欧特克公司合作，利用Fusion 360生成式设计软件，使其制动踏板轻了32%，同时提高了其刚性和整体安全性。通过雷尼绍的RenAM 500Q系统进行3D打印，改进后的踏板现在已经安装在科尔-卡斯特的750马力福特野马上，目的是使他的单圈时间下降，并帮助他在系列赛的排名中上升。

斯图尔特-哈斯车队工程整合经理沃尔特-米切尔说："能够利用欧特克的生成设计和雷尼绍的金属打印能力，将打开以前使用传统制造方法无法实现的大门。从而提高性能，提高速度，降低圈速。"

3D打印升级刹车

像任何赛车运动一样，纳斯卡是所有关于细微的利润和团队将他们的设计推到运动规则的绝对极限，以获得竞争优势。斯图尔特-哈斯车队的赛车目前在锦标赛中分别排在第10、第23、第24和第28位，该车队在本赛季初采用了3D打印技术，目的是开发升级产品，提高车手的排名。

在转向增材制造之前，斯图尔特-哈斯车队首先与欧特克公司合作，使用Fusion 360的迭代设计功能来完善和模拟其新的制动踏板的性能。与传统部件相比，该团队能够修改其设计，使其具有复杂的格子状内部结构，并且预测表明它比以前更硬、更轻。

据欧特克研究团队的负责人Mike Grau表示：“事实证明，Fusion 360对踏板的优化至关重要。在过去，对于增材制造技术，问题在于你如何创造模拟设计，因为零部件包含这些复杂的晶格结构和空心结构。你如何创建一个装配设计，提供一个模拟设计？"

△斯图尔特-哈斯公司刚打印出来的3D刹车踏板。图片来自欧特克

△打印过程

为了实现这一目标，Grau说，欧特克和斯图尔特-哈斯公司决定将其踏板设计中的单个元素数量减少到最低限度便于使用。这样一来，公司的工程师们就能够创建一个拥有数万个元素的网格，而不是数百万个，这对他们运行所需的模拟过程至关重要。

在修改了制动踏板的设计后，斯图尔特-哈斯公司将其送到雷尼绍公司，在那里用钛合金进行3D打印，并进行喷砂处理，使其达到最终使用的效果。然而，鉴于该部件的安全性质，车队在使用前需要在比赛条件下对其进行压力测试，因此他们在定制的测试夹具上对其进行了3000磅的完整负载限制。

在受压状态下，升级后的踏板不仅成功地避免了故障，而且显示出比前代产品高50%的硬度。对欧特克来说，这个项目最终证明了其软件在赛车部件优化方面的潜力，尽管这个过程花了两个月才完成，但该公司坚持认为，这个时间尺度在将来可以大大缩短。

Grau总结道："最初我们花了一天时间来创建一个单元，两周后，我们能够在30分钟内创建30个单元格，但电脑崩溃了好几次。六个月后，我们可以在几分钟内完成整个晶格的设计。如果你看看我们的来历和我们的工作，我们取得的进展几乎是指数级的。"

用3D打印突破壁垒

汽车制造商正越来越多地转向拓扑优化和生成设计，作为开发具有最终用途的3D打印部件的一种手段。就在去年，弗劳恩霍夫IAPT与菲亚特克莱斯勒汽车公司的工程师合作，将其一款跑车的12个部件整合到一个单一的3D打印悬挂部件中，其重量比原来的要轻36%。

同样，保时捷也与通快和马勒合作，为其旗舰车型911超级跑车增材制造升级的发动机活塞。通过使用人工智能主导的3D打印工艺，该制造商已经能够将冷却管道整合到实验活塞的"冠"上，一旦安装，就能有效地为车辆的发动机增加30匹马力。

具体到刹车系统，在过去的几年里，一些汽车公司已经尝试了3D打印相关部件的想法。2019年7月，CarbonPerformance使用其专有的SK3L370N平台来3D打印制动卡钳，不久之后，布加迪设法实现了类似的目标，用SLM 500系统生产钛卡钳。