Rodin Cars 使用 3D 打印技术为 Ultimate Hypercar 生产钛齿轮箱

新西兰汽车制造商 Rodin Cars 正在使用 3D Systems 的大型 DMP Factory 500 金属 3D 打印机生产其新型定制轨道车 Rodin FZERO 的钛部件。凭借性能和质量引领每项工程决策，该车主要由碳纤维和钛制成。3D Systems 的金属增材制造 (AM) 被选为所有复杂钛部件的生产方法，使 Rodin Cars 能够改进每个部件的设计和性能，无论大小，包括八速顺序变速箱 - 行业首创。

“我们的目标是让这款车的每一个部件都尽其所能。Rodin FZERO 只能通过增材制造来制造。”

- Adam Waterhouse，首席工程师，Rodin Cars

挑战

实现大规模高质量钛印刷零件

目标终重量仅为 650 公斤并产生 4,000 公斤的下压力，单座 Rodin FZERO（用于“零限制”）旨在比当前的一级方程式大奖赛赛车手更快地绕圈。Rodin Cars 的每个组件都内置了改变行业的工程技术，因此致力于彻底优化，为每个零件提供终极组件。  

当谈到在整个汽车中使用钛增材制造时，随着零件尺寸的增加——尤其是大型零件，挑战随之而来。按照规格生产变速箱等组件需要的构建体积超出了大多数金属打印机的能力。然而，恢复到用镁铸造变速箱的传统方法不是一种选择，因为方法和材料都达不到 Rodin Cars 的目标。为了提供终极超级跑车，Rodin Cars 的首要任务是通过 AM 优化重量和功能，并使用钛作为一种优质、非腐蚀性材料，随着时间的推移将保持佳性能和外观。

解决方案

01 创新打造轻量化变速箱

优化变速箱的完Mei步是与著名的变速箱制造商 Ricardo 一起创建定制设计。在首次采用增材制造后与 3D Systems 进行了广泛的合作后，Rodin Cars 与 Ricardo 分享了所获得的知识，向他们介绍了使用增材进行设计和制造的独特优势和能力。Rodin Cars 需要非常具体的齿轮比和外壳尺寸，并且知道只能使用 AM 来生产其设计。去除多余的质量也是重中之重，在某些区域产生低至 2 毫米厚的薄壁。两家公司合作围绕 Rodin Cars 追求的优化几何形状设计零件，整合内部通道和流体通道，以帮助减少终变速箱的占地面积，尺寸为 400 毫米 x 650 毫米 x 300 毫米。  

为了生产具有所需尺寸和精确特征的钛合金 AM 零件，Rodin Cars 选择了 3D Systems 的直接金属打印 (DMP)，因为它具有独特的大幅面功能以及经过验证的质量和可重复性。

02 成熟的钛工作流程

优化功率重量比对于高性能车辆至关重要。因此，能够在钛合金中打印复杂的金属部件是 Rodin Cars 的使命的关键，即提供卓越的性能，同时尽可能减轻整个汽车的重量。钛作为一种非腐蚀性材料的完整性也意味着外观和性能都不会随着时间的推移而降低，这对罗丹汽车公司的创始人大卫迪克很重要。

根据 Rodin Cars 的首席工程师 Adam Waterhouse 的说法，实际上任何金属而非螺栓的部件都是 3D 打印的。“连接到变速箱的每个支架都已打印出来，”沃特豪斯说。“这是一个巨大的零件范围。这在很大程度上是一个印刷系统。” 终的钛齿轮箱采用LaserForm Ti Gr23 (A)打印 ，重量仅为 68 公斤，包括钢制内件。  

3D Systems 的完整金属解决方案包括 3DXpert 软件，这是一款用于准备、优化和管理金属打印工作流程的一体化软件。对于 3D Systems 的每种 LaserForm 材料，该软件都包含广泛开发的打印参数，将 3D Systems 工程师的专业知识整合到工作流程中。3D Systems 的 DMP 机器的独特系统架构还旨在实现材料的充分利用而不会降级。

03 大型金属3D打印

Rodin Cars 初计划将变速箱拆分为多个较小的组件，并使用其传统的 ProX DMP 320 机器在内部进行打印。为了节省他们的额外工作，工程团队很高兴了解 3D Systems 的 DMP Factory 500，这是唯一可用的可扩展金属增材制造解决方案，能够生产高达 500 毫米 x 500 毫米 x 500 毫米的高质量无缝大型零件。使用这个新平台，齿轮箱可以作为一个组件生产，只有四个部分可以在一次构建中生产。

DMP Factory 500 具有一流的氧气含量 (<25 ppm) 和惰性印刷气氛，以确保具有高化学纯度的异常坚固和精确的部件，以及批量生产所需的可重复性。据沃特豪斯称，这种质量是通过变速箱的薄壁外壳进行测试的，厚度仅为两毫米。  

“这些印刷品被证明非常准确，”沃特豪斯说。“在我们大的部分，这是巨大的，该部分只有 0.2 度的扭曲，这确实令人印象深刻。更不用说，我们拥有添加剂的所有好处，包括内部通道和难以置信的薄壁，这是任何其他方式都无法实现的。”  

04 应用创新组的金属专业知识

为了在安装自己的 DMP Factory 500 之前加快进行大规模金属打印，Rodin Cars 与 3D Systems 的应用创新小组 (AIG) 合作打印了完Mei个钛齿轮箱。3D Systems 的 AIG 是一个全球资源，拥有支持跨行业增材制造应用的经验和技术，可以在任何阶段为项目提供建议和协助，从应用开发和前端工程到设备验证、工艺验证和零件认证。

自 Rodin Cars 首次采用增材制造以来，3D Systems 一直为其提供知识和技术转让，帮助该汽车公司加深对 AM 设计和生产成功的必要原则的理解。然而，向大规模打印格式的转变需要一套新的佳实践。3D Systems 的 AIG 提供工程和应用开发服务，帮助 Rodin Cars 证明其概念，包括四个变速箱组件的终编程和完Mei个变速箱的打印。在 Rodin Cars 的工厂安装 DMP Factory 500 之后，3D Systems 还提供了编程的构建文件和技术转让，以加速 Rodin Cars 成功实现大规模金属打印的道路。

结果

通过增材制造推进高性能汽车的工程设计

• 400mm x 650mm x 300mm 钛印刷齿轮箱

  首创

  <25 ppm 氧气水平

  获得佳机械零件质量和完整材料使用

• 68公斤变速箱  

  包括钢制内件

  2 毫米厚的外壳壁  

  以高精度和可重复性打印