3D打印与Inspire拓扑优化技术在汽车中的应用

  随着3D打印技术的发展，该项技术正引领着许多产业的轻量化进程，这有赖于3D打印相对于传统制造工艺具有更高的制造自由度，可以生产更为复杂的结构。汽车、飞机、航天器等几乎任何东西都可以变得质量更轻。那么什么是轻量化，轻量化有哪些好处？

  轻量化这一概念最先起源于赛车运动, 在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的重量，重量轻了,可以带来更好的操控性,发动机输出的动力能够产生更高的加速度。由于车辆轻,起步时加速性能更好,刹车时的制动距离更短。有研究表明，传统内燃机汽车自重每降低10%可节油5%，油耗减少的同时尾气排放量也减少，也正是由此，轻量化成为世界汽车行业技术共同关注的课题。轻量化可分为结构轻量化和材料轻量化，对于3D打印而言，结构轻量化在3D打印中使用更为普及，接下来通过几家知名车企案例给大家介绍如何实现结构轻量化同时通过3D打印把产品制造出来。

  在介绍案例前，首先给各位介绍下“Altair Enlighten Award”奖项，该奖项由美国Altair公司、美国汽车研究中心（CAR），国际自动机工程师学会（SAE International）以及德国汽车工业协会（Automobil Industrie）合作举办，旨在表彰全球范围内在汽车轻量化和排放达标方面表现卓越的设计方案，鼓励并激发突破性创新，推动汽车行业迈向更加可持续的未来。作为汽车行业唯一致力于车辆轻量化创新技术的专业奖项评选，其评委均来自美国和德国工业、学术界和工程媒体的汽车专家，在行业内具有相当的知名度和含金量。而获得Altair Enlighten奖项的产品也是公认的在该领域做出最大成就的公司。

  宝马金属支架：3D打印部件首次用于生产系列车辆。2018年宝马i8跑车组件在技术上合理且经济高效，证明了其可行性。3D打印支架比原始结构减轻44%，可用于连接活顶罩使其能够在车辆上折叠和展开。3D打印支架相对于注塑件刚度提高了十倍。虽然车顶盖比支架本身重很多倍但经过优化的支架能支撑着车顶盖，并成功地将位移保持在最小，防止盖子在打开过程中坍塌。

  大众Caddy前端结构：该结构非常轻巧，稳定，同时具有高度的功能集成性。由于专注仿真技术的开发和丰富的工程经验，本项目使用Altair的软件解决方案来设计，优化，仿真和开发结构。在成功模拟和设计了概念之后，APWORKS负责3D打印组件的最终尺寸确定。APWORKS通过EOS开发的M400打印设备，为打印过程提供了支持。通过仿真及3D打印，从概念设计到最终车辆实现，该项目仅用了9个月就完成了。

  雷诺卡车发动机：雷诺卡车位于法国里昂的动力总成工程部宣布，使用Altair的轻量化设计解决方案，通过仿真手段快速评估产品性能与结构可靠性，使用金属3D打印技术制造出了DTI 5四驱Euro 6步进发动机的原型。“摇臂和凸轮轴轴承盖是由金属3D打印制造，总重量减少了25%，也就是说减轻了120kg，经受起了600个小时的测试，3D打印零部件的耐用性也得到了验证，TI 5发动机的部件数量已经减少了25％，总共减少了200部件。我们进行的测试证明了使用3D打印制造的发动机部件的耐用性，不只是徒有其表。”雷诺卡车项目经理Damien Lemasson表示。

  Altair一直致力于开发和实施各种智能仿真技术，能够帮助您在产品的重量、性能和成本之间达到良好平衡。其中轻量化设计利器Altair Inspire 是业内最强大、最易于使用的衍生式设计/拓扑优化及快速仿真解决方案，旨在助力设计工程师快速而轻松地创建并研究结构高效型概念设计。Altair Inspire凭借其界面友好、易于上手以及快速智能等特点迅速在各高校及增材制造圈子里爆火，感兴趣的小伙伴可留言申请尝试使用吧。