顛（diān）覆性創新（xīn）金屬3D打印技術（shù）助力Moto2™突破極限
2017-2-4 來源：雷尼紹 作者（zhě）：-
在風馳電掣的MotoGP™摩托車（chē）賽事中，車輛性能（néng）的提升對比賽結果有很大的（de）影響。屢嚐勝績的Moto2車隊（duì）TransFIORmers在創新的前懸架係統中采用了先進增材製造（金屬3D打印）技術（shù），並籍此獲得（dé）了（le）巨大的競爭優勢。
背景
MotoGP世界摩托車錦標賽中出現的（de）賽車（chē）均為特製車型，普通大眾無（wú）法接觸和購買，而且它們也不適合在公路上騎行。賽車專用的摩托車需要專門定（dìng）製 — 各家製造（zào）商紛紛使出渾身解數，確保其車輛性能優於對手，賽道表現最佳。
Moto2是MotoGP賽事三個級別中的第二級，創立於2010年。該級別使用的官方引擎是600cc四衝程量產發動機，目前由日本本田公司提供。TransFIORmers是一支來自法國（guó）的Moto2車隊，總部設在法國（guó）西南部的（de）佩裏格，目前正致力（lì）於徹底革（gé）新前懸架的設計以保持賽（sài）車的領先優勢。
TransFIORmers車隊由前摩托車世錦賽250cc級別組車（chē）手Christian Boudinot領導，而其創新懸架係統的設（shè）計靈感則來自於法國傳奇人物、摩托車設計師Claude Fior — 他生前是Boudinot的導師兼摯友。
Fior很早便意識到將前懸架從轉向係統中分離能夠獲（huò）得更（gèng）好的性能表現。該設計（jì）解決了（le）“製動俯衝”的問題，可（kě）實現摩托車在入彎時更晚（wǎn）製動，而出彎時更（gèng）早加（jiā）速。
相比傳（chuán）統的伸縮式前（qián）叉懸架，TransFIORmers摩托車采用了獨立的剛性前叉懸架係統（tǒng），並通過兩個叉形臂與底（dǐ）盤相連。
為了進一步優化這一創（chuàng）新懸架設計，TransFIORmers找到了I3D Concept公司，其在金屬增材設計與製造領域居世界一流水平。
I3D Concept公司與TransFIORmers車隊密切合作，采用雷尼紹的AM250增材製造係統優化了上部叉形臂組件（兩組叉形臂（bì）共同將前叉與底（dǐ）盤相連，它們（men）對摩（mó）托車的操控非常重要）的設計。
挑戰
在Moto2摩托車新組（zǔ）件的（de）設計開發過程中，減輕重量是一項優先要務，尤其應重點考慮減輕摩托車的“非簧（huáng）載質量”。非簧（huáng）載質量越輕，懸架在（zài）振動（抖動）控製（zhì）方麵（miàn）的（de）性能就越好，同時其對製動和加速的反應也就越快。
同等重（chóng）要的工作還包括提高新組件的改進速（sù）度，以及縮短再製所花費的時間（jiān）。要在競（jìng）爭激烈的環境中做到最好，則需（xū）要有快速且精確的產品迭代（dài）。
在要求高（gāo）可靠性的比賽環境中，機械強度則是另（lìng）一個需要（yào）著重考慮（lǜ）的因素。隻有（yǒu）當TransFIORmers摩托（tuō）車的叉形臂組件達到最高水平的剛度（dù），才能夠應（yīng）對行駛過程（chéng）中極高的動態轉向力。
“為提高（gāo）摩托車的整體性能，最（zuì）重要的便是減輕減震器後方所有組件的重（chóng）量。若無（wú）法優（yōu）化（huà）組件（jiàn）重量，就可能會對減震、製動和加速造成（chéng）不利影（yǐng）響，因此，減重始終是我們優先考慮的一個因素，”TransFIORmers車（chē）隊的機械工程師Jérôme Aldeguer說。
解決方案
TransFIORmers摩托車的原始（shǐ）叉形臂組件由鋼材製成，並通過手工打（dǎ）造完成；該組件包含十二個單（dān）獨加工並焊接在一起的部件（jiàn）。I3D Concept公司將設計整（zhěng）合為單件式組件（jiàn），從而大（dà）大縮短了裝配時間。
該公司采用雷（léi）尼紹AM250增材製造係統來生產（chǎn）金屬3D打（dǎ）印叉（chā）形臂；他們首先使用不鏽鋼材料製作出原型，最後則用鈦合金材（cái）料製造（zào）出重量更輕的成品部件。
新3D組件設計的關鍵是拓撲優化的迭代過程，由於車身具有（yǒu）嚴格的空間限製，叉形臂（bì）布局需（xū）要用軟件連續進行合理規劃，以便滿足（zú）一係列預定義的前叉負載條件要求。
當最終的（de）組件設（shè）計通過了數字CAD軟件的驗證後，便可脫機生成成型準備文（wén）件，然後（hòu）將其導出至增材製造（zào）係統。
利用（yòng）CAD軟（ruǎn）件，I3D Concept公司能（néng）夠（gòu）評估預定參數是否最優，或者是否需要調整參數以匹配特（tè）定的金屬粉末特性以（yǐ）及叉形臂（bì）複雜的目標幾何形狀。
重要的是，使用AM250的專用光學控製係統 (OCS) 軟件，I3D Concept公司能夠非常（cháng）精確地控製激光準直，這（zhè）有助於（yú）提（tí）高加工精度及表麵光潔度。
結果
通過在Moto2摩托（tuō）車的設計上采用增材製造技術，TransFIORmers成功將叉形臂前懸架這一關鍵組件的重量大幅減少了40%。對比（bǐ）原來的鋼製焊接組（zǔ）件，一體式鈦合金（jīn）組（zǔ）件的重量減輕了600 g。
金屬3D打印還令TransFIORmers能夠更精細地（dì）控製組件公差，並且快速靈活地完成叉形（xíng）臂幾何形狀的迭代，以此滿足（zú）特定底盤和運動（dòng）係（xì）統（tǒng）的（de）結（jié）構要求。
“金屬3D打印幫助我們實（shí）現了叉形臂組件的減重，這令我們成功避開（kāi）了車輛的重量轉移現象（xiàng）以及與‘製動俯（fǔ）衝’相關的問題。使用這一技術不僅讓我們（men）設計出重量更輕的部件，同時也顯著（zhe）提（tí）高其剛度，”TransFIORmers車隊的機械工程師Jérôme Aldeguer解釋說。
利用增材製造技術加工出的全新Ti6AI4V鈦合金叉形（xíng）臂，具有超過1100 MPa的極限抗拉強度和幾近完美的99.7%的密度，與此同時，其剛度還遠遠超過原來由手工打造且由多（duō）部件焊接而成的鋼製叉形臂。
得益於增材製造技術，TransFIORmers的標準叉形臂開發流（liú）程已變得愈加經（jīng）濟高效。大量耗時的部件加工和組裝工作得以消（xiāo）除，設計迭代和製造的速度因此提高了數倍。
2016年6月（yuè），車隊在巴塞（sāi）羅（luó）那舉行的FIM CEV歐洲錦標賽中贏得了自成立以來的首個Moto2 GP比賽冠軍。
圖片（piàn）資料（liào）：
雷尼紹讚助的TransFIORmers車隊Moto2摩托車
雷尼紹讚助的TransFIORmers車隊（duì）Moto2摩托車
全新TransFIORmer摩托車叉形臂
由12個部件組成的原始TransFIORmer叉形臂
i3D Concept — 金屬增材製造（zào）合作夥伴
TransFIORmers摩托車新舊叉形臂.jpg
詳情請訪問www.renishaw.com.cn/additive
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