法拉利考慮借助3D打印技術(shù)引入全新活塞設(shè)計

法拉利正在考慮引入一項新的活塞設(shè)計方案，以助力其2017版本賽車引擎性能取得大幅提升，3D打印技術(shù)或許會為車隊提供實現(xiàn)這一目標(biāo)的可能性。按照法拉利主席塞爾吉奧•馬奇奧內(nèi)(Sergio Marchionne)的要求，車隊對其新賽季準(zhǔn)備工作的細(xì)節(jié)閉口不言。但事實上，法拉利車隊在其總部馬拉內(nèi)羅取得了顯著進(jìn)展。

在進(jìn)入2016賽季之前，馬奇奧內(nèi)毫不掩飾其野心，并表示將在揭幕戰(zhàn)中擊敗對手。但與上賽季的高調(diào)發(fā)聲所不同的是，法拉利車隊2017賽季準(zhǔn)備工作的進(jìn)展一直處于高度保密狀態(tài)。車隊的668項目進(jìn)展順利，并計劃于2月24日在費奧拉諾賽道(Fiorano Circuit)舉行發(fā)布儀式。

由于法拉利引擎部門首席設(shè)計師薩西•洛倫佐(Sassi Lorenzo)和主管發(fā)動機(jī)裝配的恩里科•古特利(Enrico Gualteri)希望動力單元的升級能夠為法拉利賽車帶來大幅度的性能提升，因此賽車在測試階段所使用的動力單元方案很有可能會透露車隊在這一項工作中所取得的部分進(jìn)展�，F(xiàn)任法拉利技術(shù)總監(jiān)馬蒂亞•比諾托(Mattia Binotto)曾在引擎部門任職。按照其規(guī)劃，由于較2016版本采用了脫胎換骨的設(shè)計，新版本法拉利賽車引擎將在性能方面迎來突破。

動力升級的焦點集中在引擎的內(nèi)燃技術(shù)。得益于車隊近年來在湍流噴射點火技術(shù)上取得的進(jìn)展并投入使用，新版引擎燃燒室內(nèi)的燃油壓力將得到一定程度的增加。據(jù)悉，意大利汽車零部件供應(yīng)商Magneti Marelli將為車隊提供新版本小型燃油噴射器，從而一方面通過優(yōu)化燃油點火方案以實現(xiàn)性能提升的目標(biāo)，另一方面通過控制油量降低燃油消耗。

通過這種方式，引擎預(yù)計將承受額外約400巴(bar，壓強(qiáng)單位，1 bar=100 kPa)的巨大壓力，同時溫度的大幅提升也對引擎的穩(wěn)定性構(gòu)成不小威脅。為了與這樣的目標(biāo)相匹配，法拉利必須摒棄其原有的引擎設(shè)計方案，大刀闊斧式的改動勢在必行。這支來自意大利的隊伍決定引入創(chuàng)新科技，目前正在對采用新型合金鋼的活塞設(shè)計進(jìn)行測試。

盡管國際汽聯(lián)對汽車制造商所采用的材料進(jìn)行了限制，但法拉利正在考慮棄用目前方案中所使用的鋁作為活塞材料。其原因在于，車隊希望在保證部件可靠性的基礎(chǔ)上，找到比現(xiàn)有方案更能夠適應(yīng)于在高壓和高溫?zé)崤蛎洯h(huán)境下工作的材料。相比于鋼材料，雖然鋁在質(zhì)量上占據(jù)優(yōu)勢，但在抗形變及超高溫環(huán)境下所體現(xiàn)出的特性卻不及前者。由于在類似活塞的運動部件上質(zhì)量的增加會對整體性能帶來影響，因此尋找到能夠支撐更高性能并且在可靠性上提供保證的方案勢在必行。

為了實現(xiàn)找到最佳合金的目標(biāo)，馬拉內(nèi)羅的工程師們正在考慮引用最新的3D打印技術(shù)，即增材制造(Additive Manufacturing)。


注：增材制造技術(shù)作為目前學(xué)術(shù)界的研究熱點之一，是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的材料切削加工技術(shù)，是一種“自下而上”的制造方法。但目前這一技術(shù)仍處于實驗室研究階段，成本較高，并且對加工材料的種類有一定的限制。


通過使用這種技術(shù)，工程師們得以在基準(zhǔn)層上逐層添加材料。由于單層厚度極小，增材制造將使制造高復(fù)雜程度的形狀成為可能，突破了傳統(tǒng)鑄造和切削等制造方法的壁壘。換言之，3D打印技術(shù)為賽車開發(fā)提供了全新的理念。一旦成功引入并投入使用，傳統(tǒng)技術(shù)在塑料材質(zhì)風(fēng)洞測試模型上的阻礙將不復(fù)存在。


這樣一來，之前由于技術(shù)限制而從未用于制造F1賽車活塞的鋼合金也因此被納入考慮范圍內(nèi)。同時，得益于3D技術(shù)的引入，實現(xiàn)賽車部件的蜂窩形設(shè)計也具有可行性，從而在保持強(qiáng)度的前提下實現(xiàn)減重。
事實上，法拉利并不是將這一技術(shù)納入考慮范圍的唯一品牌，而比諾托正在考慮盡快將其投入賽車中以實現(xiàn)性能的提升。法拉利賽車在本賽季初搭載使用這一技術(shù)制造的引擎部件并非沒有可能。

來源：motorsport