隨著相關(guān)工藝、成型材料、CAD/CAM/CAE等配套軟件的迭代優(yōu)化，3D打印在汽車制造端的應(yīng)用明顯擴(kuò)大，如柔性工裝、模具、零部件直接生產(chǎn)等方面。

其中，金屬3D打印在汽車零部件生產(chǎn)上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如下：

1.一體化、輕量化的金屬部件，減少裝配成本和能源消耗；

2.復(fù)雜汽車零部件可直接制造；

3.可以滿足個(gè)性化定制或批量定制需求，帶給使用者更好的體驗(yàn)；

4.小批量制造時(shí)明顯縮短交期，并節(jié)約成本；

5.給設(shè)計(jì)者更自由的創(chuàng)作空間，幫助產(chǎn)品快速迭代。

近年來，3D打印技術(shù)頻現(xiàn)大學(xué)生方程式大賽，助力來自世界各地的車隊(duì)在賽場(chǎng)上展現(xiàn)速度與激情。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)方程式賽車隊(duì)（HRT車隊(duì)），是哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）為參加全球FSAE大賽專門成立的一支國(guó)際化團(tuán)隊(duì)。自2009年11月成立以來，已經(jīng)由一支油車隊(duì)伍發(fā)展到擁有油車、電車、巴哈越野車、無人車四支車隊(duì)的成熟組織，多次參加了包括中國(guó)襄陽、上海、日本小笠山、德國(guó)霍根海姆和美國(guó)加利福尼亞的國(guó)內(nèi)外大賽，并取得了不俗的成績(jī)。

易加三維在此次大賽中與HRT車隊(duì)密切合作，不僅提供了金屬3D打印技術(shù)，還為車隊(duì)提供了汽車3D打印方面的專業(yè)知識(shí)，共同打造電動(dòng)賽車，在追求輕量化、穩(wěn)定化的同時(shí)，還在系統(tǒng)布置和材料方面做了新的探索性嘗試，確保賽車的設(shè)計(jì)更加精細(xì)化、綜合性更強(qiáng)。

一體化賽車?yán)淠?/strong>

賽車的電機(jī)冷卻系統(tǒng)是影響賽車性能的重要因素，改造賽車?yán)淠魇欠浅＞哂刑魬?zhàn)性的部分，車隊(duì)和易加三維工程師花費(fèi)了大量時(shí)間進(jìn)行原型的優(yōu)化和改造。

原有的冷凝器使用傳統(tǒng)工藝制造，需要將多個(gè)部件焊接在一起，不僅工藝繁瑣，且容易產(chǎn)生冷卻液泄露。易加三維建議使用金屬3D打印技術(shù)制造一體化設(shè)計(jì)的冷凝器，確保冷卻液不會(huì)泄露。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，兩個(gè)冷凝器需要滿足的總散熱功率是12千瓦，根據(jù)測(cè)試所得數(shù)據(jù)，水溫最高不能超過48攝氏度左右，超過以后電機(jī)控制器會(huì)有高溫（60攝氏度）斷電保護(hù)。計(jì)算散熱器散發(fā)的熱量，散熱貯備系數(shù)、水垢及油污影響等，冷卻介質(zhì)對(duì)數(shù)平均溫差以及散熱器熱傳系數(shù)，并考慮到散熱余量，得出散熱器的實(shí)際散熱面積為2.5平方米。根據(jù)所得數(shù)據(jù)，車隊(duì)對(duì)現(xiàn)有的冷凝器重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。

易加三維 EP-M250 金屬 3D 打印機(jī)

完成設(shè)計(jì)后，易加三維使用金屬3D打印機(jī)EP-M250，成型尺寸可達(dá)250mmx250mmx300mm，采用鋁合金材料，打印后經(jīng)過熱處理、噴砂等后處理后，交付給車隊(duì)。

之后再將3D打印完成的一體化冷凝器進(jìn)行若干優(yōu)化改進(jìn)后，安裝于電動(dòng)賽車上進(jìn)行測(cè)試。

數(shù)據(jù)顯示，相較于先前日本賽使用的舊版冷凝器，新設(shè)計(jì)的冷凝器溫度降低了約10攝氏度左右，散熱性能有了顯著的提升。

內(nèi)含水路的電機(jī)冷卻水套

通過傳統(tǒng)工藝制造的冷卻水套，需要組裝兩個(gè)部件（一個(gè)使用鋁合金CNC機(jī)加工，一個(gè)使用塑料3D打?。?，不僅制造工藝復(fù)雜，而且水密性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也無法保證。通過金屬3D打印成型的一體化電機(jī)冷卻水套可滿足嚴(yán)格散熱條件，且制造時(shí)間短，水密性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。

根據(jù)電機(jī)實(shí)際的工況需求，和金屬3D打印的特性，在考慮電機(jī)平均功率、散熱量、賽車運(yùn)行時(shí)的熱流量密度和比賽當(dāng)?shù)貧鉁氐纫蛩?，工程師設(shè)計(jì)的冷卻水套需要滿足基本強(qiáng)度要求，增大進(jìn)出水口溫差，減輕自身重量，并且方便維護(hù)。

通過對(duì)水流的模擬，工程師不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)冷卻水套再設(shè)計(jì)，最終得到合適金屬3D打印的三維模型。完成設(shè)計(jì)后，對(duì)鋁合金材料進(jìn)行打印。在經(jīng)過熱處理、噴砂等后處理后，交付給車隊(duì)。

挑戰(zhàn)更多可能

易加三維成功為電動(dòng)賽車隊(duì)打造了電機(jī)冷卻水套、冷凝器零件，充分發(fā)揮了金屬3D打印在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和成型方面的優(yōu)勢(shì)。最終，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的HRT電動(dòng)方程式賽車隊(duì)在2018賽季中國(guó)大學(xué)生電動(dòng)方程式大賽中取得了全國(guó)總季軍的驕人成績(jī)。

在賽車設(shè)計(jì)制造中，金屬3D打印給設(shè)計(jì)者更大的自由和靈活的創(chuàng)作空間，不受限于制造工藝，實(shí)現(xiàn)小巧和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)制造，同時(shí)擁有良好的穩(wěn)定性，達(dá)到車身的輕量化，提升整體的性能。

另一方面，金屬3D打印也將以其低成本、高效率和高質(zhì)量的特點(diǎn)極大地推動(dòng)傳統(tǒng)汽車市場(chǎng)的發(fā)展。