增材制造在汽车领域,特别是赛车领域早已得到广泛应用。AM使设计师在面对快速变化的规则和短的设计时间时能够做出快速的改变。你能从赛车运动工作者的经验中学到什么?凯文•Baughey三维系统部门领导,交通赛车分享他的一些经验。
问:添加剂在赛车运动领域有哪些创新?
Baughey:
我看待整个行业的方式是它是关于能源转化的。假设你的推进系统能提供一定量的能量,团队的目标是尽可能地利用这些能量。当你看到赛车运动中重要的应用时,你会发现它们集中在能量的生产或管理上。我想说的是,第二部分是我们花费了大量时间和创新的地方,至少从我们的角度来看是这样的,那就是控制空气动力控制飞行器内的空气和流体流动。
问:你能举例说明AM在能源管理领域的其他贡献吗?
Baughey:
如果你只看基本原理,使用风洞的空气动力侧最大的区域之一显然是最大下压力,最小阻力,等等。团队花费了大量的时间来利用应用程序、材料、流程,并围绕最小化阻力进行开发。在空气和流体处理中,一个相似的方面就是从飞行器的一个部分抽取空气,然后让它通过很多管道,这些管道可能是非常复杂的空间。
如果你也从空气和流体的角度看它从一个点到飞行器然后把它引导到飞行器的另一个点或者从系统中耗散能量,你把热量转移出去或者实际上把空气引导到推进系统中。所有这些都涉及到通过曲折的路径来最大化包装,减少动力阻力。所以非常相似的领域和概念管理和优化能源。
问:赛车运动是如何创新先进的AM技术的,有过相互的接触或经验吗?
Baughey:
绝对的。我想说有几个不同的领域。一个是物质方面。优化应用程序并使用正确的材料以获得正确的性能。例如,如果你谈论空气动力学,有一些东西:结构刚度模拟了车辆上的东西或将要在车辆上的东西以及表面光洁度。在某些情况下,我们正在讨论优化部分的颜色和光洁度。在确定我们使用的材料方面有很多创新。这在金属方面也很明显。如果你仔细看看,一些更高级的合金,轻质合金,耐热合金的使用在赛车运动中很普遍,它们推动了很多进步。
在赛车运动中,人们关注的另一个领域是他们经历了多少次迭代——生产力对他们来说是一个重要因素。通常情况下,你不会认为赛车运动是一个富有成效的游戏,但他们有一个有限的资源和有限的时间之间,他们必须发展和投入轨道。所以,所有的过程,包括你如何准备,你如何处理后处理和治疗,很多进步和理解都进入了这个过程。在这方面,我们也从赛车运动中学到了很多。
问:你能不能举个例子说明它是如何对你一直在使用的系统或机器进行加法运算的?
Baughey:
赛车队不愿透露细节,但我可以暗指其中一些。在某些情况下,你有一个有限的软件包,但就像我说的,你有很多精力去管理。在某些情况下,这些不仅仅是空气流体,它们也可以是液体。而在封装过程中利用动态流体压力的需求很大,可以通过添加剂来解决。我们可以根据几何形状来捕获流体,然后通过部分巩固,极薄的壁,以及后期处理来疏散任何碎片或污染区域,迅速将其重新投入使用。所以这些领域都是我们能够利用添加剂在赛车运动领域,我想说的是超出了你认为的传统。
问:根据你在这里的经验,赛车领域有什么设计发展可以被其他领域的工程师使用吗?
Baughey:
关于我的交通和赛车部分,有趣的是我们有5个不同的子部分。显然,我们有赛车运动,但我们也有消费汽车方面,包括oem和一级供应商。我们也有公共和商业交通,海洋和娱乐,等等。我们开发的应用程序,我想说很多人实际上推动赛车到其他一些sub-segments和非常直接适用,你会看到他们在航空航天和国防等应用程序和其他市场,一般制造业和服务机构等。赛车运动中的性能风洞应用适用于我们所说的车身外部系统oem将会使用,对吧,在那里你真的试图管理和优化空气动力学流。
同样,赛车运动中也有金属结构。该应用程序直接用于消费者OEM方面的业务,因为它管理力量,使用轻量化和拓扑优化等。我想到的其他领域是精力和流动管理。
最大的不同在于,我们必须着眼于商业模式和其他细分市场,以及它们是如何发挥作用的,它们所提供的价值是什么。赛车运动可以有一些独特的价值主张。你会不惜一切代价获得速度,然而当我们看消费汽车或其他一些细分市场时,这是关于我们在过程效率方面可以利用什么,赛车运动被驱动到应用中。
问:听起来,即使是一个医学工程师,设计一些添加了添加剂的东西来关注赛车领域正在发生的事情,这也是非常有益的,因为其中一些开发可能是适用的。我在工程领域的横截面上发现了这一点。
Baughey:
我认为我们谈论的一些先进材料的应用就是这样。能量和流体管理,当你谈论泵等,这些将直接适用于医疗设备正如我在赛车运动的应用中提到的,从系统中疏散污染物,你可以画一个直接的直线对比与医疗例子。这在生物学或医学领域都很重要。在航空航天领域也是一样。我们可以把航天和赛车运动联系起来,这是令人惊讶的。我是说,就好像它们真的是姐妹节一样。我们把很多航天领域的专业知识运用到赛车运动中,反之亦然。我们把很多赛车运动连接到航空航天领域。
问:由于赛车运动的使用,这些材料的发展是否适用于其他行业?
Baughey:
是的,当然。例如,我们最近推出了一系列的材料它们在光聚合物塑料的使用寿命方面突破了极限。不是几周或几个月,而是几年。与我们合作开发这些产品的客户,其中一个是赛车领域的。这些材料可以直接应用于多个领域。我们已经针对消费品和服务局,以及航空航天等部门指出了这一点。所以,是的,我们能够利用先进的,创新的客户正在推动这些材料跨部门,这实际上是一种规范。
我们最近还在其他材料上做了一些改进是专门为一级方程式赛车开发的。我们有PIV,一种风洞材料。但即使在那里,如果你看看优化空气动力学和风洞的基本原则,很多行业都在使用风洞和空气动力学所以我们预计它会溢出。
问:你是否认为一些习惯于使用金属材料的设计师可能不愿意转向这些更坚固的聚合物材料?
Baughey:
其实…我不喜欢。和我一起工作的工程师们对材料的使用持相当开放的态度。我在我们的特定行业,赛车和汽车行业中发现,并不一定是工程师愿意去看的,真正重要的是有能力去证明和证明材料是可以使用的。我们在这上面花了很多时间。我刚才提到的材料就是一个很好的例子。我们之所以要提高这些材料的高温,耐火寿命就是为了证明这些材料的应用。我认为这是工程师们想要克服的障碍。这就是我们正在研究的。
创新者创新。工程师通常不会有想象力的问题,也不会试图弄清楚他们想做什么。这是他们能做什么的问题。这正是我们真正致力于降低进入壁垒的原因,同时也让他们对材料及其应用充满信心。
人们开始使用奇异的合金来满足某种功能。最终,如果你看到这个应用,它最终会变成这是我的风险最小的外来合金。我现在如何开始向下迁移到一个更有成本效益,可能更有生产力的东西,同时仍然管理风险?我想我们看到很多人已经从那些奇异的东西中走出来了他们正在更多地探索一些铝合金,伽马合金是6061,等等。
问:是粉末制造商还是金属制造商,他们是否让工程师寻找的合金和材料更容易获得?他们有什么特别的问题吗?
Baughey:
没有,在制造商生产我们所需材料的能力方面,我还没有真正遇到瓶颈。它只是将应用与参数和技术结合在一起在我们的案例中,直接生产金属。所以,不,我不认为它一定是像供应链或制造材料因素。是的。我认为这是在应用和技术方面的专业知识。
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