納瓦拉大(dà)學(University of Navarra)的研究生(shēng)就業率在西班牙首屈一(yī)指，成爲了高标準教育的典範，獲得好成績的原因之一(yī)是該校一(yī)直以來都鼓勵學生(shēng)盡可能多地參與實際項目。例如，納瓦拉大(dà)學Tecnun工(gōng)程學院的學生(shēng)會參加一(yī)年一(yī)度的大(dà)學生(shēng)方程式賽車(chē)(Formula Student)工(gōng)程大(dà)賽。

學生(shēng)們利用從課程中(zhōng)學習的工(gōng)程技能，與其他大(dà)學的團隊比賽設計并制造一(yī)輛方程式賽車(chē)。在最近的一(yī)場比賽中(zhōng)，Tecnun的主要任務是利用3D打印技術來提高汽車(chē)性能。團隊很快就得出了結論：進氣歧管的設計是決定成敗與否的關鍵因素，也是可以通過3D打印技術來改進的地方。但是，Tecnun賽車(chē)技術總監Javier Aperribay表示，制造進氣歧管可不簡單。

“進氣歧管的設計非常複雜(zá)，它包含好幾個關鍵組件，這些組件對四個進氣歧管的空氣分(fēn)布至關重要”

複雜(zá)進氣口設計的3D CAD渲染，包含多個單獨的組件

打破傳統制造方法的限制

團隊選擇使用碳纖維複合材料制造進氣歧管，以減輕重量并降低油耗。通常，制造這樣的部件需要一(yī)個模具來鋪疊複合材料，然後才能制造出最終零件。CNC加工(gōng)生(shēng)産鋁制模具可以是一(yī)個選擇，但這種工(gōng)藝通常靈活性低且成本高昂。後續的任何修改都會拖慢(màn)項目進度并增加額外(wài)成本。

采用傳統方式生(shēng)産鋁制模具需要兩個月的時間，因爲時間緊迫，也無法對模具進行任何叠代，團隊意識到，這将會限制他們設計進氣歧管。

化繁爲簡

爲支持這所大(dà)學，當地Stratasys經銷商(shāng)Pixel Sistemas贊助了該團隊，爲學生(shēng)們制作了FDM可溶解消失模具。

他們使用Stratasys Fortus 450mc 3D打印機搭配ST-130可溶解消失模具材料進行3D打印，然後在外(wài)部包覆碳纖維複合材料，從而制造出進氣歧管的模具。固化後，洗掉内部的可溶解消失芯，便可以留下(xià)最終的複合材料零件——這是制造複雜(zá)形狀的理想工(gōng)藝。

“在進氣歧管的生(shēng)産過程中(zhōng)使用Stratasys FDM可溶解消失模具，讓我(wǒ)(wǒ)們能夠使用碳纖維材料來取代笨重、低效的材料，與鋁制模具相比，ST-130材料可溶解特性非常出色，能實現更複雜(zá)的進氣歧管形狀。進氣歧管的第一(yī)個模具在5小(xiǎo)時内就通過3D打印完成制作，而傳統鋁制模具需要三周才能交貨。”

                                                                                                                                                                                                                      ——Javier Aperribay

                                                                                                                                                                                                                     Tecnun賽車(chē)技術總監

該團隊還指出，在固化過程中(zhōng)，這種材料能夠經受121°C的高溫，在某些溫度下(xià)，其承受的壓強能高達620kPa。

加快生(shēng)産速度，延長優化時間

該團隊利用在生(shēng)産過程中(zhōng)節省的時間來改進設計，最終的碳纖維進氣歧管比使用傳統方法制造的歧管輕60%。爲了檢驗這一(yī)成果，Tecnun團隊參加了兩場國際大(dà)學生(shēng)方程式賽車(chē)比賽，取得了好的成績。團隊也在計劃參加更多比賽，FDM可溶解消失模具是克服工(gōng)程挑戰的一(yī)項利器。

制作完成的碳纖維進氣歧管表面非常光滑，增加了氣流并提升了賽車(chē)在賽道上的表現