長沙理工大學(xué)有這樣一群“理工男”，他們自己研發(fā)、自籌經(jīng)費(fèi)，加班加點(diǎn)設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)“金屬3D打印賽車”——FNX-16。據(jù)公開資料顯示，這樣的金屬3D打印賽車，在國內(nèi)尚為首創(chuàng)。昨日，長沙理工大學(xué)舉辦新車發(fā)布會(huì)，推出這款新賽車，并宣布該款賽車即將出征2016中國大學(xué)生方程式汽車大賽。
驚艷亮相
國內(nèi)首臺(tái)金屬3D打印概念賽車
“轟——”昨日下午4時(shí)，在長沙理工大學(xué)金盆嶺校區(qū)運(yùn)動(dòng)場，大約200公斤重的FNX-16賽車，在跑道上一圈又一圈地高速繞行。經(jīng)測試，其時(shí)速在 130公里左右，行駛姿態(tài)穩(wěn)定，操控敏捷。只見賽車時(shí)而漂移，時(shí)而加速，吸引了大量同學(xué)圍觀，大家齊聲歡呼吶喊。這是全國首臺(tái)“金屬3D打印賽車”—— FNX-16在長沙理工大學(xué)的首發(fā)儀式，它即將出征2016中國大學(xué)生方程式汽車大賽。
“大概3年前，中國賽車界引入了高分子材料 3D打印的概念。今天，我們做出了全國首臺(tái)金屬3D打印為概念的賽車，這些金屬3D打印的零部件更堅(jiān)固、更穩(wěn)定、費(fèi)用更高。對我們而言，最重要的是制作難度更大。”長沙理工大學(xué)賽車隊(duì)隊(duì)長趙樹成談起這臺(tái)車的創(chuàng)制過程時(shí)說。長沙理工大學(xué)前后五屆、300多名大學(xué)生接力5年，制造出“FNX系列”大學(xué)生方程式賽車，到昨日已經(jīng)是第5臺(tái)即“FNX-16”賽車。這輛車從去年開始研制，直到今年暑假結(jié)束時(shí)才基本定型。在攻關(guān)階段，很多同學(xué)都是從早上8時(shí)干到深夜。經(jīng)費(fèi)上，由于撥款不夠，趙樹生和一些團(tuán)隊(duì)成員先后拿出數(shù)萬元，同時(shí)聯(lián)系到一家業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的3D打印廠商成為贊助廠商，贊助了團(tuán)隊(duì)20余萬元。
研發(fā)過程
賽車設(shè)計(jì)由大學(xué)生自主完成
金屬3D打印成本很高，一個(gè)金屬3D打印的零部件要上萬元。贊助廠家只管生產(chǎn)，工程設(shè)計(jì)必須由大學(xué)生們自主完成。比方做一個(gè)懸架立柱，就返工了5次。在指導(dǎo)老師袁翔、廠商工程師唐工等人的指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)數(shù)次重新設(shè)計(jì)、改圖、做匹配，耗時(shí)一個(gè)暑假，終于將懸掛系統(tǒng)的立柱、搖臂等以金屬3D打印的方式制造出來。由于用的是最先進(jìn)的SLS選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，各零部件嚴(yán)絲合縫，運(yùn)作優(yōu)良。
賽車隊(duì)員們邊干邊學(xué)邊摸索，從設(shè)計(jì)到制造再到調(diào)適，光零件就買了上千個(gè)。大伙困了就睡車庫，沒錢了就自己掏腰包湊錢買零件，寒暑假留校加班加點(diǎn)……“有一次，為了調(diào)試發(fā)動(dòng)機(jī)，我們軟磨硬泡找到一個(gè)贊助場地，在酷熱的夏天坐兩個(gè)小時(shí)公交車去廠房。天剛亮出門，回來時(shí)已是滿天繁星。”趙樹成說，從尋求贊助、零件加工、整車裝配、賽車落地，最后準(zhǔn)備去參賽，全部由團(tuán)隊(duì)自主完成。“團(tuán)隊(duì)成員們的年齡和專業(yè)不同，但我們都有一個(gè)共同的賽車夢。”
“這次制造賽車的過程開發(fā)了自己的思維，鍛煉了自己的創(chuàng)新能力。”團(tuán)隊(duì)成員陶益?zhèn)フf，F(xiàn)NX-16只有大約200公斤重，行駛姿態(tài)也比上一個(gè)版本要穩(wěn)定得多。
長沙理工大學(xué)汽車與機(jī)械工程學(xué)院黨委書記曹瑛感慨地說，這些同學(xué)艱苦創(chuàng)業(yè)、屢創(chuàng)佳績，從他們身上，能看到“中國制造2025”的光明未來。
3D打印
可生產(chǎn)出賽車的各種金屬零部件
“包括進(jìn)氣歧管、輪轂、方向盤、空氣動(dòng)力學(xué)套件等諸多零部件，用的都是3D打印技術(shù)。”團(tuán)隊(duì)成員王慧介紹說，“如果采用機(jī)械制作方法，很多地方需要制造很多細(xì)小零件，要不同的模具、機(jī)床。運(yùn)用3D打印技術(shù)后，只需要在軟件上建模成型，導(dǎo)入到打印機(jī)器中，就可一次性打印出整個(gè)競技系統(tǒng)。”
而在整個(gè)制作過程中，金屬3D打印與塑料3D打印有些不同，需要使用特殊的添加劑，這就意味著需要分多個(gè)層次，層層打印才能造出所需要的形狀。同時(shí)，金屬可以通過激光被分解成非常細(xì)小的金屬粉末。而這種粉末的直徑比人類頭發(fā)的直徑還要小一半，這就意味著金屬3D打印機(jī)可以制造出非常小巧而復(fù)雜的組件。而包括鋁和鋼鐵等構(gòu)成汽車底盤的主要金屬零部件，都可以通過3D打印來完成。
未來前景
汽車工業(yè)將廣泛運(yùn)用3D打印技術(shù)
根據(jù)中國大學(xué)生方程式汽車大賽的規(guī)定，車輛必須使用排量不超過610cc的四沖程汽油機(jī)，因此，F(xiàn)NX-16采用的是600cc摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)。為了讓這臺(tái)賽車比賽成績更好，整個(gè)團(tuán)隊(duì)分成動(dòng)力、懸掛、車身等多個(gè)組，盡量讓研制出的這臺(tái)賽車更輕量化、更堅(jiān)固、更具操控性。團(tuán)隊(duì)的40名成員都有專業(yè)分工，從車架車身制造、發(fā)動(dòng)機(jī)制造，到財(cái)務(wù)管理、宣傳外聯(lián)，都有專人負(fù)責(zé)。
據(jù)了解，德國寶馬是最早開始采用3D打印技術(shù)的汽車企業(yè)之一，早在1990年，也就是3D打印正式誕生之后不久，他們就將這項(xiàng)技術(shù)引進(jìn)自己的快速科技中心。
中國擁有巨大的工業(yè)市場和數(shù)十萬規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)，工業(yè)企業(yè)將成為金屬3D打印未來最主要的客戶。有了3D技術(shù)，大型工業(yè)將不再需要規(guī)模過于龐大的工廠廠房，未來的制造基地將會(huì)更小、更快、更智能，產(chǎn)能會(huì)比當(dāng)前提高數(shù)倍。“未來的汽車工業(yè)，必然將更廣泛地運(yùn)用3D打印技術(shù)。”王慧說。
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中國大學(xué)生方程式汽車大賽
中國大學(xué)生方程式汽車大賽，簡稱“中國FSC”，是一項(xiàng)由中國高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊(duì)參加的汽車設(shè)計(jì)與制造比賽。各參賽車隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，在一年時(shí)間內(nèi)自行設(shè)計(jì)和制造出一輛在加速、制動(dòng)、操控性等方面具有優(yōu)異表現(xiàn)的小型單人座休閑賽車，成功完成全部或部分賽事環(huán)節(jié)的比賽。評測項(xiàng)目包括：技術(shù)檢查、制造成本分析、營銷報(bào)告、賽車設(shè)計(jì)、單項(xiàng)性能測試等。第一屆比賽于2010年舉行。
中國FSC致力于為國內(nèi)優(yōu)秀汽車人才的培養(yǎng)和選拔搭建公共平臺(tái)，通過全方位考核，提高學(xué)生們的設(shè)計(jì)、制造、成本控制、商業(yè)營銷、溝通與協(xié)調(diào)等五方面的綜合能力，全面提升汽車專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)，為中國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行長期的人才積蓄，促進(jìn)中國汽車工業(yè)從“制造大國”向“產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國”的戰(zhàn)略方向邁進(jìn)。
延伸閱讀
奧迪制造金屬3D打印概念賽車模型
不少汽車生產(chǎn)廠家對3D打印這種新興技術(shù)非常感興趣，尤其是在高強(qiáng)度材質(zhì)方面的運(yùn)用。奧迪的工具制造部門就運(yùn)用金屬3D打印技術(shù)，制造出了一臺(tái)概念賽車模型。
2015年，奧迪利用金屬3D打印技術(shù)，制造出一臺(tái)1∶2比例的Auto Union Typ C賽車。目前這臺(tái)賽車只是模型，還無法利用3D技術(shù)打印出全尺寸的汽車組件。3D打印的最大好處就是可以減少廢料的產(chǎn)生，并且提高效益成本，同時(shí)也減少了零配件廠商在建模時(shí)的復(fù)雜性，從而加速整個(gè)汽車的研發(fā)和裝配過程。
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