ULTEM?、PEI、PAEK、PPSU等高性能工程塑料在輕量化、隔熱性能、電絕緣性及耐久性方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，在眾多場(chǎng)景中可替代金屬合金，成為更經(jīng)濟(jì)、高效的解決方案。基于材料擠出工藝的高性能工程塑料3D打印技術(shù)，為工業(yè)級(jí)制造的定制化與小批量生產(chǎn)提供了低成本輕量化解決方案，這一技術(shù)在方程式賽車制造領(lǐng)域已得到充分驗(yàn)證。

    本期案例將聚焦電動(dòng)方程式賽車輕量化零部件的增材制造應(yīng)用，通過(guò)實(shí)際案例解析高性能工程塑料3D打印技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)終端輕量化部件的小批量高效生產(chǎn)。

    從終端部件到備件：3D打印的全流程應(yīng)用

    德國(guó)斯圖加特大學(xué)GreenTeam學(xué)生電動(dòng)方程式賽車隊(duì)在新賽季前發(fā)布了最新車型E0711-11EVO。該車型以破紀(jì)錄的前代賽車E0711為基礎(chǔ)命名，承載著車隊(duì)對(duì)新賽季的期待。據(jù)整車管理負(fù)責(zé)人KarstenMüller介紹，車隊(duì)在過(guò)去兩年中對(duì)幾乎所有部件進(jìn)行了重新定制開(kāi)發(fā)，包括采用碳纖維輪圈的輕量化車輪組件、新型制動(dòng)卡鉗，以及通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的車身系統(tǒng)零部件。

    多樣化的3D打印應(yīng)用場(chǎng)景

    3D打印零部件廣泛分布于新賽車的不同位置，E0711-11EVO共有約99個(gè)部件采用INTAMSYS-遠(yuǎn)鑄智能的FUNMATHT3D打印設(shè)備制造。3D打印技術(shù)顯著提升了零件制造速度，同時(shí)車上配備了大量3D打印備件，確保賽事中可快速更換部件，為備戰(zhàn)提供有力支持。

    E0711-11EVO是GreenTeam首輛大規(guī)模采用高性能工程塑料3D打印部件的賽車。相較于機(jī)加工部件，3D打印塑料部件使賽車整體重量減輕了50%。

    更輕、更快、更經(jīng)濟(jì)：3D打印的核心優(yōu)勢(shì)

    高性能工程塑料因具備足夠的機(jī)械性能，可滿足賽車對(duì)部件性能的要求。而3D打印技術(shù)則提供了快速、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)修改能力，支持按需打印，成本低且交期短。此外，塑料部件的電絕緣特性在電動(dòng)賽車制造中更具優(yōu)勢(shì)。

    INTAMSYS-遠(yuǎn)鑄智能為GreenTeam提供了FUNMATHT3D打印機(jī)、INTAM?線材及3D打印應(yīng)用咨詢。3D打印部件廣泛應(yīng)用于新賽車的電池系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、電力電子等關(guān)鍵部位。在賽事極端工況下，高性能工程塑料需滿足優(yōu)異機(jī)械性能、高耐化學(xué)性、良好阻燃性及高強(qiáng)度重量比等要求。

    具體應(yīng)用中，GreenTeam使用ULTEM?90853D打印了高壓電池系統(tǒng)母線。該材料具備高性能、耐化學(xué)腐蝕、熱穩(wěn)定等特性，可替代金屬部件。與機(jī)加工零件相比，3D打印部件顯著降低了賽車重量。INTAMSYSFUNMATHT3D打印設(shè)備專為PEEK、ULTEM等高性能材料設(shè)計(jì)，同時(shí)兼容PA、PC、ABS等工程塑料。采用PEEK、PPSU、ULTEM等高耐熱材料打印的支架、墊片、母線等部件替代了原賽車的金屬部件，而ABS、PC則用于定制不同組件的蓋子和外殼。

    高性能材料3D打印的更廣泛應(yīng)用前景

    方程式賽車制造代表著前沿制造技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，與賽車團(tuán)隊(duì)的協(xié)作過(guò)程中，機(jī)床及增材制造設(shè)備廠商可提煉出先進(jìn)的制造工藝，進(jìn)一步鞏固市場(chǎng)地位。賽車運(yùn)動(dòng)作為技術(shù)加速器，過(guò)去十年間已將3D打印技術(shù)深度融入現(xiàn)代賽車設(shè)計(jì)、原型制造及參賽車輛零部件生產(chǎn)中。隨著技術(shù)的不斷完善，增材制造零件的應(yīng)用將從賽車領(lǐng)域自上而下延伸至更廣泛的商業(yè)環(huán)境。