CSU车队使用3D打印来改善发动机性能

发表于 2018-1-27 17:09:10 显示全部楼层 0 895

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加州3D打印专家Carbon的开拓性工作是我们定期报道的。几年前,该公司推出了具有专利的数字光合成技术的3D打印机系列,并与阿迪达斯合作开发了一系列尖端3D打印运动鞋,以及其他开创性项目。 Carbon技术的另一个令人印象深刻的应用是由加州大学萨克拉门托分校的学生工程团队Hornet Racing进行的。该团队使用3D打印技术,为正在为重大比赛而建造的赛车设计进行了革命性的改变。
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汽车工程师协会(SAE)每年都在不同的大学团队之间进行比赛。它有严格的指导方针,旨在鼓励创造力,挑战学生提出解决设计和工程问题的创新方法。在2017年,SAE要求所有发动机的蓄能器节气门必须拆除,并用所有四个气缸的单一节气门代替。此外,准则规定,一个20毫米直径的限流器必须放在单节气门后面。 Hornet Racing发动机的这一性能限制减少了其潜在的气流,严重限制了其输出功率。
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“大黄蜂”赛车使用的车辆有一台本田CBR600RR系列4缸发动机,通常配备四个独立的节气门(每个气缸一个),每个节气门直径为44毫米,放置在靠近气缸盖的位置。竞争指导方针要求对进气系统进行重大调整,气流问题也影响了前几年的车辆性能。气流不畅通常会导致加速时间延迟或不可预测,这使驾驶员的工作在试图控制车辆时变得更加困难。

该团队决定利用Carbon的3D打印技术来改善发动机的设计。最重要的是发动机进气歧管的形状必须改变,以改善和优化通过发动机的空气流动。具体来说,团队的主要目标是创建促进最小边界层形成的组件,以实现更平滑的气流。他们还希望将燃油喷射器端口集成到进气流道(将充气室与气缸盖连接起来的管子)的底部,以实现最小的流动湍流。整体的重量减轻和简化的装配过程,会留下较少的误差,也被认为是可以提高性能的因素。
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Carbon的数字光合成3D打印技术的使用意味着团队可以使用全新的设计几何图形。经历大量不同的几何迭代以找到完美的形状之前会花费太多时间,但是整个过程通过基于直接实现3D数字模型的制造过程来显着简化。而且,使用传统的制造工艺,包括大量的工具,碳纤维模具和焊接,成品设计的组装和生产成本已经高得惊人。
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Carbon专有的RPU 70材料打印,大黄蜂赛车的进气歧管的新设计是球形,只有7英寸的长度。这取代了以前的两英尺长的扩散器,以及超过半加仑容量的大增压器。整体设计灵感来源于超音速喷气发动机震动锥体,能够根据其形状调节进气量。该团队通过在灯泡结构内设计钉状流动分流,将扩散器和通风系统的功能集于一体。
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3D打印还意味着不涉及焊接,并且新的进气部件的重量显着减小。进气歧管位于车身相对较高处,这意味着其重量对汽车的侧倾中心和其他车辆动力学有重大影响。3D打印部件重量比2016年“大黄蜂”赛车所使用的重量减轻了50%,并且有助于改善车辆操控性和更好的整体驾驶体验。

在Carbon3D打印系统和材料的帮助下,“大黄蜂赛车”在SAE比赛中的表现比以前更好。 HR2017赛车在全球共有80支队伍中排名第16位。

aau3d编译自:3ders.org


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