在路虎BAR帆船隊技術創新小組（zǔ） (TIG) 的支持下，增材製造（3D打印）技術 — 和許多其他尖端技術如人工智能、大數（shù）據分析等一樣 — 已融入到船隊的日常工作中。在本案例中，TIG一方（fāng）麵與生產金屬增材製造設備的全球測量專家雷尼紹公司攜（xié）手合作，另一（yī）方麵使用其更為熟悉的塑料3D打印技術，結合各自的優點來（lái）製作零件原型。

         來自PA Consulting公司（sī）的TIG項目經理George Sykes評價說：“在團隊內部，我們分三種不同的級別來應用3D打印（yìn）技術。最簡單的一種是原型製作和可視化工具（jù）。當需要生產大（dà）批量的定製零件時，在（zài）確定最終成品之前（qián），我們可以在（zài）內部首先利用3D打印技術製作出（chū）全尺寸（cùn）原型。”

         路虎（hǔ）BAR帆船隊的設計室內配有（yǒu）3D打印機，隻需點擊幾下鼠標，工程師就能用塑料真（zhēn）實製作出設計師所構想的幾乎所有模型。

         “這（zhè）種製作原型的方法非常有助於我們研發（fā）某些新零件，”路虎BAR帆船隊首席技術官Andy Claughton說，“我們能夠真實觸摸到（dào）這些零件原形，將它們安裝到帆（fān）船上，或與（yǔ）係統中的其他部件（jiàn）相連接，這令我們能夠找出潛（qián）在問題，完善設計，最終投入成品生產。”

  路虎BAR帆船隊（duì）T3訓練船在索倫特海峽上航行（圖片版權（quán）所有：Harry KH路虎BAR帆船隊）

         船隊擁（yōng）有一家裝備齊全的傳統加工車間（jiān），同時還擁有（yǒu）一個複合材料研究團隊。利用這些資源，船隊幾乎可以製作（zuò）出（chū）想要的所（suǒ）有零件，但（dàn）是如果能夠使用（yòng）3D打印技術製作零件成品，那麽他們毫無疑問會選擇3D打印。這種方式的一大優勢便（biàn）是可以大幅度地降低成本。

        船首斜桅的（de）端蓋就是一個很好的例子。它的形狀比較複雜，設（shè）計用於減少空氣（qì）阻力。該零件很適合通（tōng）過塑料3D打印技術製作，因為零（líng）件上沒有載荷，且一艘帆船上隻（zhī）需一個這樣的零件。在過去的很長一（yī）段時間裏，這個定製的端蓋零件一直是用碳纖維材料製成的，然而其製作過程耗時且需要豐富經驗，因此零（líng）件成本較高。如（rú）今，一旦設計出新的端蓋模型（xíng），船隊在數小時（shí）內便可將其生產出來，且僅需花費幾英鎊。

         “但是，我們最高（gāo）級別的3D打印（yìn）應用則是雷尼紹提供的金屬增材製造技術，”Sykes補充道，“用金（jīn）屬製造定製零件是3D打印技術中（zhōng）最前沿（yán）的領域。”

雷尼紹新（xīn）一代RenAM 500M工業型增材製造機器

         金屬3D打印通過像紙一樣薄的精細（xì）金屬粉末層（céng）來製造零件（jiàn），每個薄層的厚（hòu）度通常僅為0.05 mm，而這些金屬粉末的稠度則與玉米澱粉類似（sì）。增材製造係統在充滿氬氣的惰性環（huán）境中工（gōng）作 — 這如同燈泡中的（de）環境；係統加熱金屬粉末使其熔化，但不（bú）會使其燃燒或與空氣中的氧氣或（huò）雜質發生反應（yīng）。利用激光束進行加熱，通過由（yóu）軟件控製的光（guāng）學鏡（jìng）組引導（dǎo）激光束，聚集熱量（liàng）以精確熔融所需（xū）的（de）加（jiā）工區域。

        路虎BAR帆船隊最早采（cǎi）用該技術製作的零（líng）件是（shì）一個定製的滑輪外殼（ké），用於活動披水板吊索內的滑輪。該零件要（yào）承載（zǎi）較高的壓縮載荷，且需具有良好的耐磨（mó）性，因此金屬是（shì）理想的選擇。所有高強度金屬的密度（dù）（單位體積的重量）都比碳纖維要大，因此為了減輕重量，零件最終采用了空心設計（jì）。除了增材製造（zào）技術，任何（hé）其他（tā）方法都（dōu）難以製造出此類零件。

        “增材製造技術在零件減重和增效方麵具有非常（cháng）驚人的潛力，”Andy Claughton解釋說，“舉個例子，我們曾在液壓係統上（shàng）花（huā）費了很多心思。在3D打印出現之（zhī）前，該係統的所有零件都（dōu）是通（tōng）過切削實（shí）心金屬料坯來製（zhì）造的。使用切削法加工出的零件形狀（zhuàng）十分有限，這一方麵限製了設計自由，另一方麵也限製了零件的效能。

        “例如，液壓流體並不‘喜歡’流過那些尖銳的彎角，如果必須這樣設計的（de）話，將會帶來能量的損失（shī）。如（rú）果采用傳統製造技術，這可能是零件的唯一設計方式，但（dàn）是有了增材製造技術後，便可加工出內含光滑圓角（jiǎo）的零件，這將大大提高流體傳輸的效率（lǜ）。

        “除了提升零件（jiàn）效能，我們現（xiàn）在還可以製造出更加輕巧的零件，因為我們僅需在必要位（wèi）置添加材料。過去，利（lì）用車床或其他切削機（jī）床，我們能夠加工出的（de）零件（jiàn）幾何形狀存在許多限製，這意味著我們可能（néng）無法去除某些不必要（yào）的材料，而我們的帆船也不得不帶著這些多餘的重量（liàng）航行。這些以後都不會成為（wéi）問題了。”

        雷（léi）尼紹為其帆船的液（yè）壓係統生產了多（duō）個關鍵零件（jiàn），但是船隊不願透（tòu）露（lù）過多的設計細節，據說新的AM歧管設計重量減（jiǎn）少了60%，而效能則提升超過20%。

雷尼紹為路虎（hǔ）BAR帆船隊製造的金屬3D打印液壓係統零件

        雷尼紹增材製造產品部產品市場工程師David Ewing說：“與路虎BAR的合（hé）作有助於（yú）提高我（wǒ）們的（de）增材製造技術水平。增材製（zhì）造包含一整套複雜的（de）製造（zào）方案，涵蓋從零件設計到工藝流程等方方麵麵的專業（yè）知識。最好的應用是使用最少的材料來達（dá）到設計要求，產品具有實用的（de）功能性優點，且（qiě）應在（zài）設計時便已將製造方法考慮在內。我們為路虎BAR生產的液壓係統零件就是一個完美的例子。”

        “雷尼紹在這場麵向製造業未（wèi）來的競爭中處於最前列，他（tā）們利用自身的優勢為我們提供了實實在在的幫助。這（zhè）項技術將在我們的製造理念中紮根，並且它將在未來的製造流程中發（fā）揮越來越大（dà）的作用（yòng）。”Andy Claughton總（zǒng）結道。

        有關雷尼紹金（jīn）屬增材製造（zào）技術的更多信（xìn）息，請訪問www.renishaw.com.cn/additive

        有關路虎BAR技術創新小組的更多信（xìn）息，請訪問（wèn）
http://land-rover-bar.americascup.com/en/technical-innovation-group.html