概述 增材制造（Additive Manufacturing，AM），也称 3D 打印，可以通过逐层堆叠的方式制造复杂零件，实现许多传统制造方法难以完成的结构。 在金属粉末床熔融工艺中，金属粉末原材料的质量至关重要，因为该工艺依赖于将薄层金属粉末逐层铺展并熔化，最终形成金属零件。对于这类技术，传统的粉末质量评估通常主要包括颗粒形貌、粒径分布、密度以及流动性等指标。 此外，增材制造还具有多方面优势，例如： 在本案例中，曼海姆应用技术大学 Delta Racing 赛车队与易加增材德国公司共同展示了增材制造技术如何在汽车零部件生产过程中显著降低材料消耗和制造成本。 截至目前，易加增材已经为 Delta Racing 打印了多种零部件，其中部分产品将在下文展示。
可以在零部件内部集成空腔、冷却通道等复杂结构，从而实现轻量化设计，或者将电气、机械等多种功能集成到同一个零件中。
借助增材制造技术，可以更加便捷地直接根据 CAD 文件制造零件，无需制作铸造模具，也无需编写 CNC 加工代码。通常只需要通过数据准备软件对 CAD 文件进行必要编辑，例如添加支撑结构，并进行切片处理，即可用于打印制造。
打印完成后的零件通常已经接近最终使用状态，仅需针对轴承安装位、螺纹等功能区域进行精加工。根据需要，还可以进行打磨、涂层等其他后处理工艺，从而有效缩短整体制造周期。
双方长期稳定的合作关系，将工程知识、技术能力以及应用经验结合在一起，为双方带来了共同价值。通过持续交流、反馈以及分享不同的技术视角，双方团队能够相互学习，并在协同研发过程中持续提升。
拓扑优化
前、后导向件（Diverter）用于将轮架所承受的力传递至弹簧减振器单元，是悬架系统中的重要结构部件。 增材制造能够给予设计人员更大的设计自由度，使零件在满足相同功能要求的同时进一步实现轻量化。 为实现这一目标，Delta Racing 赛车队采用了 SKO（Soft Kill Option，软杀伤法），用于识别零件中不需要承载的材料区域。 在仿真过程中： 最终，软件可以根据零件不同区域所承受的应力情况，建立弹性模量 E 与应力分布之间的关系，从而逐步优化零件结构。 在进行仿真前，需要首先定义以下条件： 随后，程序会针对所有载荷工况计算出导向件的最优结构形状，并进一步验证其安全系数和力流分布。
导向件（Diverter）
优化后导向件的拉压应力分析
面向制造的设计
为了获得更好的实际制造效果，经过拓扑优化生成的几何模型还需要进一步完善。 这一阶段可以采用多种设计方法。Delta Racing 赛车队使用 SolidWorks 对拓扑优化后的结构进行重新构建，通过曲线重塑零件外形，同时尽量避免尖锐边角以及过于细小的局部结构。 在最终确定设计之前，还需要对重新生成的模型进行机械结构分析，以验证其结构强度和可靠性。
采用传统制造方法生产的后导向件
经过后处理的 3D 打印导向件
双叉臂 / Wishbone
汽车零部件与配件市场是全球汽车制造行业的重要组成部分。 借助 3D 打印技术，可以制造许多传统加工方式难以实现的复杂结构。特别是在非批量生产或小批量生产的情况下，增材制造往往也具有更好的成本效益。 下图中的 Wishbone 连接件就是其中一个典型案例。 该部件用于连接悬架系统中的碳纤维管，并将其与其他零部件连接，例如前文提到的导向件（Diverter）。 易加增材采用 Ti6Al4V 钛合金粉末为 Delta Racing 赛车队提供了该零件的增材制造支持。 借助这种制造方式，Delta Racing 成功实现了其结构设计需求，并在成本和重量两个方面获得了明显优势。 平均来看： MPBF（金属粉末床熔融）打印技术不仅可以制造高性能零部件，同时还能提升从生产周期到最终零件性能的整个制造链效率。
打印零件
在本案例中，Delta Racing 赛车队最终选择使用钛合金打印导向件。 通过增材制造，该零件实现了超过 60% 的减重： 单个零件大幅减重后，整车因此减少约 600 g 的重量。 此外，增材制造还为团队提供了更高的几何设计自由度。同时，由于材料使用量明显减少，在很多情况下还能够进一步降低制造成本。
悬架转向系统连接座（Suspension steering system socket）
设备：EP-M260
参数
• 打印尺寸：266×266×390mm³
• 光学系统：光纤激光器，500W/1000W（单激光器或双激光器可选）
• 光斑尺寸：70~100µm
• 构建速度：单激光器 15~35 cm³/h
双激光 25~55cm³/h
• 层厚：20~120µm
• 尺寸：2800×1300×2410mm³
• 应用领域：航空航天、航空、汽车、工具等。
• 本案例研究中使用的材料：铝和钛
