在一级方程式的高强度世界中，分秒必争意味着成败，因此其车队将这项运动的技术界限推向了绝对极限，以追求胜利和冠军。
然而，尽管长期以来人们一直认为 3D 打印对于随之而来的汽车迭代至关重要，但 F1 的竞争性质意味着它的许多实际应用仍然笼罩在神秘之中。BWT Alpine F1 车队已经开始打破这种模式，该车队在 2021 年 6 月透露，它使用3D Systems 的 Accura Composite PIV来创建用于风洞测试的航空零件模型。
当时，该披露提供了对该技术的赛车运动潜力的独特见解，但现在将团队的开放方法更进一步，其先进数字制造经理 Pat Warner 告诉 3D 打印行业，它实际上比许多人意识到的更广泛地部署 3D 打印.
“您在风洞中看到的一级方程式赛车上可能有 70% 的车身是 SLA 3D 打印的，”Warner 透露。“我们无法打印前翼主飞机或后翼襟翼之类的东西，但几乎所有其他东西都是开放的。如果SLA不够强，我们可以做金属涂层的二次加工，使其更坚固。所以我们的大部分迭代测试都是使用 SLA 进行的。”
“我们还使用选择性激光烧结 (SLS) 来支持这一点，”他补充道。“我们有一台 3D Systems Figure 4机器，用于制造模具工具和用于悬挂护罩的橡胶护罩。因此，它的附加部分构成了进入风洞的大部分内容。”
BWT Alpine F1 车队的一辆赛车在迈阿密一级方程式大奖赛的维修站中。图片来自 BWT Alpine F1 车队。
从贝纳通到 BWT Alpine F1
正如他所说的 BTW Alpine F1“以开放为荣”，Warner 非常友好地在团队采用 3D 打印的一开始就开始了我们的采访。早在 1998 年，该团队属于不同的所有权，并且将在接下来的三年内更名为 Benetton。出于好奇购买了一台 SLA 机器，贝纳通随后委托年轻的华纳为其寻找 F1 应用程序。
回顾过去，华纳回忆起梅赛德斯 AMG Petronas F1 车队的首席技术官 James Allison，他当时是 Benetton 的空气动力学家，曾说过“SLA 在风洞中没有立足之地”。从那时起，这位高级数字制造经理表示，他的团队(与网格上的许多其他人一样)已经大大增强了其 3D 打印能力，“大量使用”每周生产 450-600 个零件。
“[3D 打印] 的主要好处是能够一次完成多个部分，”Warner 解释说。“在 SLA 机器上，您可以在床上打印尽可能多的内容。您可以制作任何您喜欢的古怪形状，非常适合空气动力学家。它还减少了用于制造赛车的机器的“生产队列”，尤其是在冬季，当我们制造全新的车身面板/底盘时。”
已证明 3D 打印特别有用的一个领域是粒子图像测速 (PIV) 数据收集，这是一种使用激光评估给定物体上的粒子流动的过程。Warner 表示，利用 3D Systems 的 Accura Composite PIV 材料，他的团队现在能够克服背景和粒子反射问题，这些挑战会影响结果数据的质量。
“他们的应用工程师的深厚专业知识及其行业领先的解决方案一直是我们创新团队的宝贵组成部分，”华纳在项目揭幕时表示。“共同开发 Accura Composite PIV 并看到它为我们的流程带来的好处令人兴奋。由于该材料独特的光学特性，我们现在正在从风洞中的 PIV 系统收集更可靠的数据。”
使用 3D Systems 的 Accura Composite PIV 材料 3D 打印的零件。图片来自 3D Systems。
解决最终用途 F1 应用程序
在当前的迭代中，在雷诺旗下的Alpine品牌下比赛，BWT Alpine F1 车队现在也在各种最终用途应用中使用 3D 打印。根据华纳的说法，用于在静止时为车队冷却的鼓风机是增材制造的，用于插入它们的适配器以及在比赛中途进站时部署的车轮螺母枪的框架也是如此。
然而，在金属 3D 打印的主题上，华纳对该技术已准备好生产最终用途的 F1 组件并不乐观。提到他最近在阿斯顿马丁阿美认知和迈凯轮车队进行的一些测试，高级数字制造经理甚至暗示缺乏培训可能会使用户处于危险之中。
“迈凯轮做得很好，差点炸毁某人，”华纳声称。“他们是 SLS 的早期采用者，当他们几乎关闭他们的设施时，他们很快就摆脱了它。他们不是唯一这样做的人，阿斯顿马丁也做过同样的事情。”
“据称几个月前阿斯顿马丁发生了一场小火灾，”他补充道。“嗯，这不是一场小火，而是一场大爆炸，炸毁了一部分外墙。所以我告诉你，你必须考虑一下并确保你做得正确。”
华纳还指出，对材料和工艺进行鉴定所需的时间是该技术在 F1 中采用的障碍，而且这项运动刚刚同意了预算上限，他说车队对投资“白象”持谨慎态度。Warner 说，使航空测试中的这些障碍更容易克服的原因是 3D Systems 产品的端到端性质及其应用工程师的专业知识。
“我非常喜欢‘一站式服务’，”华纳总结道。“这就是我喜欢 3D Systems 的地方，我们使用他们的机器、服务技术人员、备件和软件。该软件是为使用他们的材料在他们的系统上工作而编写的，因此如果需要，工程师可以来看看出了什么问题。我们正试图将所有这些拼图拼凑在一起，以真正得到正确的结果。”
阿尔法罗密欧 C41 一级方程式赛车的 3D 打印底盘插件示意图。图片来自增材工业。
F1 中还有哪些地方使用了 3D 打印?
尽管 F1 中 3D 打印的全面采用仍然是一个谜，但我们确实知道还有一些合作伙伴已经看到该技术在赛道上部署。例如， Williams Racing上赛季与Nexa3D合作，利用该公司的高速NXE400 3D 打印机 生产功能性一级方程式风洞部件。
据了解，迈凯轮赛车至少从 2017 年开始就使用3D 打印赛道进行工具和原型制作。该团队与 Stratasys 建立了长期合作伙伴关系，多年来一直在制造各种不同的模型和按需备件，包括刹车冷却管、尾翼襟翼等。
尽管华纳对金属 3D 打印表示担忧，但阿尔法罗密欧 F1 团队 ORLEN继续与Additive Industries合作，为其 F1 赛车 3D 打印关键部件。虽然今年的挑战者采用的增材制造空气动力学部件比去年少，但现在据说更多的是结构部件，例如用于将其“C41”赛车固定在一起的悬架底盘插件。
