当3D打印“闯入”世界摩托车赛场

发表于 2016-12-13 17:27:44 显示全部楼层 0 15181

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在风驰电掣的MotoGP™摩托车赛事中,车辆性能的提升对比赛结果有很大影响。

屡尝胜绩的Moto2车队TransFIORmers在创新的前悬架系统中采用了先进增材制造(金属3D打印)技术,籍此获得了巨大的竞争优势。

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背景
MotoGP世界摩托车锦标赛中出现的赛车均为专门定制的特制车型,各家制造商纷纷使出浑身解数。Moto2是MotoGP赛事三个级别中的第二级,TransFIORmers是一支来自法国的Moto2车队,正致力于彻底革新前悬架的设计以保持赛车的领先优势。

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TransFIORmers的摩托赛车

摩托车设计师Claude Fior很早意识到将前悬架从转向系统中分离能够获得更好的性能表现。该设计解决了“制动俯冲”的问题,摩托车在入弯时更晚制动,而出弯时更早加速。

相比传统的伸缩式前叉悬架,TransFIORmers摩托车采用了独立的刚性前叉悬架系统,并通过两个叉形臂与底盘相连。

为进一步优化,TransFIORmers找到了I3D Concept公司,其在金属增材设计与制造领域居世界一流水平。I3D Concept公司采用雷尼绍的AM250增材制造系统优化了上部叉形臂组件(它们对摩托车的操控非常重要)的设计。

挑战在Moto2摩托车新组件的设计开发过程中,减轻重量是一项优先要务。其中载质量越轻,悬架在振动(抖动)控制方面的性能就越好,同时其对制动和加速的反应也就越快。

同等重要的工作还包括提高新组件的改进速度,以及缩短再制所花费的时间。

机械强度则是另一个需要着重考虑的因素。只有当摩托车的叉形臂组件达到最高水平的刚度,才能够应对行驶过程中极高的动态转向力。

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提高摩托车的整体性能,最重要是减轻减震器后方所有组件的重量。若无法优化组件重量,可能会对减震、制动和加速造成不利影响。减重始终是优先考虑的一个因素。
TransFIORmers车队的机械工程师JérômeAldeguer说。

解决方案
TransFIORmers摩托车的原始叉形臂组件由钢材制成,手工打造;该组件包含十二个单独加工并焊接在一起的部件。I3DConcept公司将设计整合为单件式组件,大大缩短了装配时间。

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由12个部件组成的原始组件


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金属3D打印一体式钛合金组件

该公司采用雷尼绍AM250增材制造系统来生产金属3D打印叉形臂;先使用不锈钢材料制作出原型,最后则用钛合金材料制造出重量更轻的成品部件。

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CAD软件中的叉形臂组件

最终的组件设计通过了数字CAD软件的验证后,便可脱机生成成型准备文件,将其导出至增材制造系统。使用AM250的专用光学控制系统(OCS) 软件,I3D Concept公司能够非常精确地控制激光准直,这有助于提高加工精度及表面光洁度。

结果
通过在Moto2摩托车的设计上采用增材制造技术,TransFIORmers成功将叉形臂前悬架这一关键组件的重量减少了40%。对比原来的钢制焊接组件,一体式钛合金组件的重量减轻了600g。

金属3D打印还令TransFIORmers能够更精细地控制组件公差,且快速灵活地完成叉形臂几何形状的迭代,以此满足特定底盘和运动系统的结构要求。
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