Wayland Additive 3D打印鈦合金賽車排氣收集器，長度縮短50%

2025年6月16日，南極熊獲悉，南加州大學(xué)(USC) 的 Formula SAE 團(tuán)隊(duì)與英國電子束增材制造 (EBAM) 硬件原始設(shè)備制造商 (OEM) Wayland Additive合作，打印了一個(gè)賽車上應(yīng)用的鈦合金排氣收集器。

每年，標(biāo)準(zhǔn)組織SAE International都會(huì)舉辦一項(xiàng)名為Formula SAE的競賽，參賽者包括本科生和研究生，他們設(shè)計(jì)、制造并駕駛小型方程式賽車參加比賽。3D 打印鈦合金排氣收集器就是在在今年的賽事中亮相的。

在 Wayland Additive 發(fā)布的一份案例研究中， USC 賽車隊(duì)的懸架負(fù)責(zé)人Samuel McCarthy 解釋了為什么排氣收集器是如此難以制造的部件——即使對于傳統(tǒng)的制造工藝也是如此：“排氣收集器是將每個(gè)氣缸的廢氣匯聚成一股氣流的部件，它直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和性能。通常有兩個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考慮因素：性能與制造難度。最佳性能需要優(yōu)化排氣流匯聚管道的角度，并保持一定的初始接觸面積。通過焊接等傳統(tǒng)方法通常無法制造出具有這些優(yōu)選角度的理想排氣收集器，而且性能和制造難度之間總是存在權(quán)衡。通過使用增材制造，特別是 Wayland 的 NeuBeam 工藝，我們能夠最大限度地減少這種權(quán)衡，并實(shí)現(xiàn)兩全其美。”

值得注意的是，USC Racing 車隊(duì)首次與 Wayland Additive 接洽是在 6 月底于洛杉磯舉行的RAPID + TCT 2024 展會(huì)上。隨后，雙方合作遠(yuǎn)程協(xié)作，共同設(shè)計(jì)并打印最終部件。

由于 Formula SAE 的截止日期為 2025 年 5 月 14 日至 17 日，這意味著 USC Racing 和 Wayland Additive 在不到一年的時(shí)間內(nèi)成功設(shè)計(jì)、測試和集成了鈦排氣收集器——考慮到它是一個(gè)沒有任何廣泛的 3D 打印記錄的組件，至少在公開信息方面，這是一個(gè)特別令人印象深刻的壯舉。

McCarthy 表示，最終部件的成功取決于 EBAM 的具體優(yōu)勢，尤其是與粉末床熔合 (PBF) 工藝相比，EBAM 工藝的部件殘余應(yīng)力更低。EBAM 工藝所經(jīng)歷的熱循環(huán)和高振動(dòng)環(huán)境可能會(huì)導(dǎo)致 [PBF] 部件斷裂。此外，小鉤狀固定結(jié)構(gòu)也難以去除氧化皮。”

最終，Wayland 生產(chǎn)的部件將排氣收集器的長度縮短了 50%，并幫助 USC Racing 在Formula SAE 的汽車越野賽中奪得第三名。USC 賽車還完成了 2024 年大多數(shù)車隊(duì)都無法完成的耐力挑戰(zhàn)，這對 USC Racing 來說是一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)。

除了這里展示的工程成就和性能里程碑之外，值得注意的是，這一項(xiàng)目的成功得益于數(shù)字化制造技術(shù)和增材制造加速的迭代周期。

所有這些細(xì)微的細(xì)節(jié)都必須協(xié)調(diào)一致，才能打造出一個(gè)前所未有的組件。增材制造的美妙之處在于，它能讓創(chuàng)客們暫時(shí)放下對物理和邏輯可行性的懷疑，從而拓展他們的想象力，直到想象變成現(xiàn)實(shí)。它讓正在從事學(xué)生項(xiàng)目的實(shí)習(xí)工程師能夠與世界各地小型企業(yè)合作，打造超越傳統(tǒng)大眾工業(yè)的設(shè)計(jì)。