雷尼紹在路虎BAR賽艇Rita上使用3D打印歧管來改善流體流引導

雷尼紹是一家全球性的英國工程公司，是Land Rover BAR技術創(chuàng)新集團的一部分，在過去三年中一直使用其先進的金屬AM技術來幫助提高帆船隊的表現(xiàn)。 這個團體的目標是匯集英國最好的工程，幫助贏得美國杯。 這是一個不同于世界其他航帆的挑戰(zhàn)。

路虎BAR的美洲杯賽(ACC) 賽艇Rita(代號R1)是在水測試和嚴格施工的85,000小時設計和建造的杰作。 15米賽艇雙體船有130米液壓管道和超過1200米的電子電纜，連接190個傳感器。 船翼的風帆面積為103平方米，高23.5米，與A320飛機的主翼相當。 R1上的每個船體都具有手動部署的匕首板，彎曲超過90度以創(chuàng)建水翼。

一旦船速達到約16海里(18英里/小時)，水面上的力就會形成足夠的升力，使其垂直飛過水面。這種“飛行”狀態(tài)可以減少阻力，提高效率以提高速度。在R1上，控制面均由液壓執(zhí)行器驅動。液壓由船員的“磨床”的汗水和勞力提供，他們轉動專門的手柄。四臺研磨機充當人造發(fā)動機，以產(chǎn)生所需的所有液壓能量。

路虎BAR了解增材制造的潛力，以節(jié)省重量并提高其液壓系統(tǒng)的效率。簡單來說，這樣可以讓船的設計師在液壓系統(tǒng)的性能與運行所需的能量之間形成完美的平衡。這反過來又有助于研磨機節(jié)約能源，同時仍然允許船只在最佳水平上進行。

雷尼紹增材制造團隊，包括產(chǎn)品營銷工程師David Ewing已經(jīng)與Land Rover BAR設計團隊合作，使用雷尼紹金屬增材制造(3D打印)技術制造定制歧管。

雷尼紹的David Ewing介紹說：我是一名專門從事增材制造的產(chǎn)品營銷工程師，我在雷尼紹工作了六年。我的背景是航空航天和工程，我加入了公司，開始在位置編碼器上工作，然后在四年前搬到金屬增材制造。我在業(yè)余時間是一名游艇運動員，并且是追加制造業(yè)的真正倡導者，這就是為什么我很榮幸成為路虎BAR項目的一部分。

我相信雷尼紹完全被其“應用創(chuàng)新”所籠罩。因為它開發(fā)制造創(chuàng)新，應用于解決現(xiàn)實世界的實際問題。增材制造是一種相對較新的尖端技術，雷尼紹是唯一的英國3D打印工作金屬部件的高性能機器制造商。

在R1賽艇上增材制造的部分是什么?

它已被用于快速成型零件，并被用于為船生產(chǎn)功能完整的歧管部件。例如，液壓歧管。液壓歧管將連接閥和致動器的液壓系統(tǒng)中的流體流引導。它使設計工程師能夠在緊湊的單元中組合組件的同時管理液壓回路的運行。

為什么使用金屬AM歧管而不是傳統(tǒng)的歧管?

在金屬3D打印技術之前，液壓系統(tǒng)中的所有部件都將使用減材制造方法制造。傳統(tǒng)上，液壓塊歧管由鋁合金或不銹鋼鋼坯制造，已經(jīng)被切割并加工成尺寸。隨后以90度角鉆孔以產(chǎn)生流動路徑。由于需要復雜的鉆孔，通常需要專門的工具。通道需要堵塞以正確地引導流經(jīng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)制造過程的性質導致流動路徑之間的突然角度接合，這可能導致流動分離和/或停滯 - 這是造成效率損失的主要原因。

AM對零件的設計和制造有哪些好處?這對路虎BAR有何好處呢?

在傳統(tǒng)歧管中發(fā)現(xiàn)的突然的角接頭減慢了液壓流體的流動，這可能導致功率損失。通過使用增材制造技術，您可以設計和構建平滑的圓角，促進流體流動并提高效率。另一個優(yōu)點是相對于傳統(tǒng)的塊狀歧管顯著減輕了重量。傳統(tǒng)的塊歧管是使用減法法生產(chǎn)的。材料必須被切掉，這可以留下多余的，非必要的重量和超過規(guī)格的壁厚。我們可以調節(jié)歧管的壁厚，使其適合功能而不是超過規(guī)格，因為減法過程的限制。船上使用的歧管全部采用鈦合金定制，既輕便又堅固。

AM的另一個好處是能夠快速生成許多迭代，這在創(chuàng)新的競爭中至關重要。你可以比較。

一旦在QuantAM中準備好構建文件，文件就可以發(fā)送到雷尼紹金屬AM系統(tǒng)。雷尼紹金屬AM系統(tǒng)采用激光粉末床融合技術，將精細金屬粉末熔合在一起，逐層建立零件。首先，將金屬粉末裝載到雷尼紹金屬AM系統(tǒng)中，并將金屬制板裝載到系統(tǒng)的建造室中并固定。將QuantAM文件發(fā)送到系統(tǒng)，并使用真空將所有空氣從系統(tǒng)構建室中移除。接下來，將惰性惰性氣體沖入系統(tǒng)以產(chǎn)生安全和穩(wěn)定的氣氛，從而開始粉末輸送。在建筑板上沉積一層細小的金屬粉末，并且柔性刮水器穿過板，以確保該層是均勻的。引導高功率激光器并根據(jù)構建文件提供的二維層數(shù)據(jù)聚焦熔融粉末。構建板向下移動，并且沉積下一層粉末，使得分層過程可以重復，直到該部件完全堆積。

一旦構建完成，任何多余的粉末被刷掉，同時仍然密封在系統(tǒng)內。然后可以使用后處理技術將攜帶該部件的構造板從系統(tǒng)中取出準備完成。大多數(shù)金屬部件使用電火花線切割機從建筑板上移除。然后可能需要進行一些表面處理和熱處理。加工用于加入螺紋和需要高公差的區(qū)域。

R1是一個令人難以置信的先進的賽艇雙體船，挑戰(zhàn)是巨大的，我們的運作方式類似于您可能會想到的，如果在高性能賽車上工作 - 許多設計變化，要求時間表和快速生產(chǎn)的零件運行到固定的比賽日。我為通過團隊合作來應對這些挑戰(zhàn)感到自豪。

來源：3D打印在線
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