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3D打印技术打造超级跑车Shelby Cobra

在底特律举行的2015年北美国际车展上,橡树岭国家实验室(ORNL)带来了一项集成了设计与运动元素的3D技术成果——通过这一快速传播的技术所复制的经典超跑Shelby Cobra。

这辆约重1400磅(600千克)的Shelby Cobra中有500磅(200千克)的部件是通过3D打印制造的,所使用的是含量为20%的碳纤维材料。

汽车的3D打印是在美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)完成的。ORNL有一台BAAM(大面积增材制造)设备,能够使用复合材料制造出大于1立方米(35立方英寸)的轻质而牢固的部件。

整个团队花了六周的时间设计、制造并组装Shelby,其中3D打印仅耗时24小时。所用的新BAAM系统是由ORNL与辛辛那提公司(Cincinnati Inc.)共同开发的,其打印速度比当今的工业用增材制造设备快500-1000倍。ORNL的研究员们认为,下一代增材制造设备惊人的制造速度为汽车行业,特别是交通工具的原型制造带来了新机遇。

 “你甚至能够在几天至几周的时间内打印出一辆可以行驶的车辆”,ORNL制造系统研究团队负责人Lonnie Love说,“你还可以对所打印车辆的外形、装配与功能进行测试。我们快速创新的能力产生了巨大的变化。在交通运输领域的这种快速创新,甚至能够促使一个全新行业的诞生。”

据辛辛那提公司称,BAAM设备仍然处于原型阶段。近期取得的进展是打印珠尺寸更小了,这能够使成品的表面更为光滑。各种热塑塑料,包括纤维增强热塑塑料都可作为打印的原料使用。

打印完成后,由总部位于诺克斯维尔(knoxville)的TruDesign公司对Shelby进行打磨抛光,最后为北美国际车展呈现了这件外观一流的展品。

橡树岭的机械制造与交通工具研究员计划将3D打印而成的Shelby作为一个车轮上的实验室使用。该车的设计都旨在实现各个组件的“即插即用”,电池组与燃料电池技术、混合系统的设计、电力电子学、以及无线充电系统等,都能够在车辆上更加便利地搭载,使研究员可以快速尝试新的技术设想。

Shelby是Local Motors公司与ORNL合作完成的全3D打印车辆Strati的基础上的进步。BAAM设备为Strati制造了包括结构件在内的各种部件。Strati不但参加了Local Motors举办的比赛,还参展了11月在芝加哥举办的国际制造技术展(International Manufacturing Technology Show)。

制造Shelby所用的碳纤维增强ABS塑料由沙伯基础创新塑料(Sabic)提供,动力系统则来自雷诺捐赠的Twizzy,它的部分机械部件也是从Twizzy借用的。另外西门子的Solid Edge软件为Shelby的结构性设计提供了支持,Fifteen52则提供了车轮。

BAAM设备由直线电机驱动,目前的工作行程为2 x 4 x 0.87米(6.6 x 13.1 x 2.9英尺),挤出速率约为38磅/小时(17千克/小时)。它所能够打印的聚合物部件比现目前所使用的制造设备大10倍。研究人员计划将工作行程增加到2.4 x 6米(8 x 20英尺),并在Sabic的帮助下将挤出速率增加到100磅/小时(50千克/小时)。辛辛那提公司表示,另一项工作重点是增加Z轴行程,即所制造部件的可加工高度。

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