3D Printing กับการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของระบบ Air Intake Air Race

เป็นเวลาหลายปีแล้วที่มหาวิทยาลัยของจีนได้จัดการแข่งขัน formula race car การแข่งขันครั้งนี้ช่วยเร่งการใช้ชิ้นส่วนที่สร้างโดย 3D Printing โดยทีม CRT ในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีฉางชา มีความท้าทายอย่างมากในการออกแบบเพื่อสร้างระบบท่ออากาศใหม่ ระบบนี้จะต้องปรับปรุงประสิทธิภาพและลดน้ำหนักของรถแข่ง ด้วยการใช้งานเครื่องพิมพ์ 3 มิติ จาก Farsoon Technologies ซึ่งทีม CRT ได้สร้างชิ้นส่วนพลาสติกและโลหะหลายสิบชิ้นที่ช่วยลดน้ำหนักโดยรวมของรถยนต์ในขณะที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้วย


ระบบไอดีของเครื่องยนต์มีความสำคัญต่อรถยนต์อย่างไร?

ภายในเครื่องยนต์ที่เกิดการสันดาปต้องการส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงที่ดีในการทำงานอย่างถูกต้อง ยิ่งผสมอากาศกับเชื้อเพลิงได้มากเท่าไหร่ประสิทธิภาพการทำงานโดยรวมก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น นักออกแบบซอฟต์แวร์การวิเคราะห์สามารถทดสอบและปรับเปลี่ยนการออกแบบของช่องรับอากาศเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ จากการใช้ซอฟต์แวร์วิเคราะห์และการใช้ 3D Printing ร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพ นักออกแบบและวิศวกรสามารถเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับเครื่องยนต์แข่ง ในฐานะผู้สนับสนุน full-time ของทีม CRT ในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีฉางชา Farsoon ผู้ผลิตระบบ 3D Printing ระดับอุตสาหกรรมได้นำเสนอวิธี 3D Printing เต็มรูปแบบสำหรับ "2017 Formula FNX-17" ซึ่งเป็นระบบการแข่งขันที่ออกแบบใหม่ชุดของการจำลองเสร็จสมบูรณ์ เพื่อให้แน่ใจว่าระบบการไหลเวียนของไอดีนั้นดีที่สุดเมื่อเทียบกับระบบไอดีของรถแข่งสองรุ่นก่อนหน้านี้ การออกแบบนี้ได้ให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและให้พลังงานกับรถแข่งมากขึ้นด้วย และเป้าหมายของการออกแบบใหม่คือการเพิ่มประสิทธิภาพ และเรื่องของน้ำหนัก โดยทีม CRT ประสบความสำเร็จในการเพิ่มพลังงานมากขึ้นให้กับรถเกือบ 12.5% นอกจากนี้การใช้ชิ้นส่วนโลหะผสมอลูมิเนียมที่สร้างโดย 3D Printing ช่วยลดน้ำหนักได้ถึง 53.12%


ทดสอบการจำลอง: การพิมพ์ 3 มิติเพื่อเพิ่มศักยภาพของระบบไอดี

การออกแบบ 3D ของการออกแบบท่อร่วมไอดีนั้นแตกต่างจากแนวคิดการออกแบบเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม เมื่อเทียบกับปี 2017 ระบบไอดีรุ่นปี 2015 และปี 2016 นั้นเน้นที่รูปร่างของทางเข้าและห้องแรงดันเป็นหลัก การออกแบบที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีที่สุดในปี 2017 ทำให้ช่วยลดมุมกรวย การแพร่กระจายของวาล์ว จำกัดขยายปริมาณของห้องควบคุมและยืดความยาวของท่อร่วมไอดี ทำการจำลองลักษณะการไหลของแก๊สโดยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ ศึกษาผลของความผันผวนและการสูญเสียพลังงานของอากาศและการเคลื่อนที่ของอากาศในกระบอกสูบของเครื่องยนต์เบนซิน ภายใต้เงื่อนไขเดียวกันกับขนาดท่อร่วมไอดีและความแม่นยำในการตัดเฉือนท่อร่วมไอดีที่ใช้เทคโนโลยี 3D Printing ช่วยให้นักออกแบบเพิ่มศักยภาพของระบบไอดีได้สูงสุดโดยไม่ต้องใช้เทคนิคการประมวลผลแบบเดิม

รุ่นปี 2015 และ 2016 ของนักศึกษาวิทยาลัยระบบท่ออากาศเข้าและเป้าหมายของการออกแบบรูปทรงของห้องแรงดันคือสร้างสมดุลของส่วนผสมของอากาศ/ก๊าซกับเครื่องยนต์สี่สูบให้มากที่สุด หลังจากการวิเคราะห์การปรับให้เหมาะสม ความแตกต่างระหว่างแต่ละกระบอกสูบจะถูกควบคุมให้อยู่ประมาณ 5% เพื่อให้แน่ใจว่ามีความสม่ำเสมอของอากาศที่เข้าเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปรากฏการณ์ระหว่างกระบอกสูบที่รู้จักกันในชื่อ ANSYS CFX การออกแบบ the four exports เพื่อให้เกิดการไหลรวมสูงสุด: 0.12 กิโลกรัม / วินาที

รุ่น 2017 ของนักศึกษาวิทยาลัยสูตรระบบไอดีระบบการออกแบบตัวหลัก ได้นำเสนอ GT-POWER (จำลองกระบวนการทำงานซอฟต์แวร์เครื่องยนต์) ในระบบเครื่องยนต์สำหรับการจำลองหนึ่งมิติเพื่อให้แน่ใจว่าระบบการไหลสม่ำเสมอบางระบบไหลเท่าที่ เป็นไปได้เพื่อปรับปรุงเครื่องยนต์และในที่สุดก็กำหนดปริมาณห้องควบคุม 4.9L


ในขณะเดียวกันวิศวกรใช้สูตรเอฟเฟกต์ความผันผวนของไอดี เพื่อคำนวณความยาวพื้นฐานของท่อร่วมไอดีทั้งสี่และใช้ ANSYS CFX (มัลติฟังก์ชั่น จำกัด องค์ประกอบการจำลองสถานการณ์จำลอง) เป็นมาตรฐานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพความยาวของ ท่อร่วมไอดีและในที่สุดก็กำหนดความยาวของมันสำหรับ 310mm โดยการเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์องค์ประกอบ ของชิ้นส่วนหลักของตัวอากาศเข้าพบว่าบางครั้งปริมาณรวมของทางเข้าของรุ่น 2017 สูงกว่าของ ระบบท่ออากาศเก่าในทางทฤษฎีถึง 0.135kg / s ซึ่งเกือบ 12.5%


Optimized design: การออกแบบที่เหมาะสมด้วย 3D Printing นั้นจะลดน้ำหนักการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง 58.12%

การออกแบบโครงสร้างรองรับและความหนาของผนังได้รับการปรับเปลี่ยนให้ทำโดย Metal 3D Printing ซึ่งสามารถรักษาความแข็งแรงและลดน้ำหนักจากเดิม 948g เหลือ 397 กรัม ลดน้ำหนักได้ 58.12%


Bench Test : 3D Printing สามารถมีประสิทธิภาพมากขึ้น

เพื่อทดสอบการออกแบบใหม่ของระบบไอดีอย่างแม่นยำ ทีมแข่งรถของมหาวิทยาลัยฉางชาได้ Bench test เส้นโค้งของลักษณะการโหลดด้วยความเร็วที่แตกต่างกันแสดงให้เห็นว่าการออกแบบที่เหมาะสมและน้ำหนักเบาของ 3D Printing นั้น สามารถรับประกันความสม่ำเสมอของเครื่องยนต์ได้


จากข้อมูลการเปรียบเทียบกำลังทดสอบแบบเก่าและใหม่และข้อมูลการเปรียบเทียบแรงบิดเราสามารถเห็นได้ว่าส่วนประกอบระบบไอดีของรถยนต์ในปี 2017 สร้างพลังงานสูงสุดได้มากกว่าระบบไอดีรถยนต์รุ่นเก่า ยืนยันว่าการออกแบบใหม่ของระบบไอดีให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นของไอดีและพลังงานที่เพิ่มขึ้น

Related Post

News & Event

Technology Guide

Contact  Us

095-740-3441 ( Sale )

081-875-3630 ( Support )

Service@additivexthailand.com 

607/73-77  Soi Pradu 1, New Road, Bangklo, Bangkorlaem, Bangkok 10120 Thailand

Follow Us

  • Facebook
  • YouTube

Quick Link

Copyright © 2020, The Additive