帕多瓦赛车队借力 Formlabs 4L 与高温树脂 3D 打印轻量高性能散热器

当帕多瓦赛车队决定从零打造电动赛车散热器时，他们很快意识到需要制造定制组件——既要承受赛车高温、满足安全标准，又要在学生级“一级方程式”比赛中高性能表现。借助 Formlabs Form 4L 3D 打印机和工程树脂，这群大学生制造出的定制散热器比以往模型轻 67% —— 并冲上领奖台。

直到 2024 赛季，帕多瓦大学车队一直使用专为方程式学生赛车制造的现成散热器。这些散热器即插即用、易于集成，但仍有改进空间，包括在满足汽车功率损耗散热需求的前提下实现轻量化。

借助 Form 4L 3D 打印机、Form Wash、Form Cure 和工程树脂，帕多瓦车队为他们的电动赛车打造了更轻的散热器，在瓦拉诺德梅莱加里赛道举办的意大利 FS ATA 比赛中夺得总成绩第三名。

市面上没有满足车队需求的散热器，他们深入研究，决定采用椭圆管翅片散热器设计。然而收到的散热器芯体未配备进出歧管。为能完全定制符合应用和约束的设计，车队转向 3D 打印。

熔融沉积建模（FDM）3D 打印零件立即失效，无法承受所需温度。车队随即转向光固化立体成型（SLA）3D 打印，选择高温树脂和 Form 4L。

“经过广泛评估、测试和多轮原型迭代，我们选择了 Formlabs 高温树脂，这种树脂能同时承受应用所需的热应力和机械要求。”

—— 帕多瓦赛车队

冷却系统分为水路和风路两个独立部分。水路零件须承接近 80°C 的工作温度。因此选择了 Formlabs 高温树脂，其热变形温度（HDT）在 0.45 MPa 下达 238°C —— Formlabs 树脂中最高。

高温树脂用于 3D 打印：

• 连接离心泵与管道且不引入压降的定制进口。

• 全定制散热器的定制零件和风扇。

• 涡流罐，一个从流体中分离并去除气泡以确保回路正常运行的全定制系统。顾名思义，它通过产生涡流分离去除流体中的气泡。

1. 3D 打印定制进口。2. 电机冷却夹套。3. 定制零件和风扇。4. 涡流罐。5. 逆变器冷板。

Form 4L 的大构建体积让车队能在单次构建中打印两块板和两个歧管，实际上一次打印即可生产一个散热器。在 Form Wash 和 Form Cure 中后处理、打磨连接点后，车队用 Loctite EA 9497 胶水组装零件。

相比上一赛季散热器，车队每个散热器减重约 1200 克，约 67% 的减重。考虑到整个冷却系统由两个散热器组成，共节省 2.4 公斤。

“取得如此积极成果、实现减重，离不开 Formlabs 的贡献。”

—— 帕多瓦赛车队

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风冷回路是开环，从车辆中央区域吸入空气冷却电池，再从后部排出。空气通过小片将热量从电芯传递给气流，冷却每个电池电芯。该系统有特定安全要求：根据方程式 SAE 规则，接触电池组的元件必须为 UL-94 V-0 阻燃材料。为满足要求，帕多瓦车队选择阻燃树脂制造零件。

风冷回路因接触电池，必须采用 UL-94 V-0 阻燃材料。

阻燃树脂是一种通过 UL 94 蓝卡认证的特种材料，可制造自熄、无卤素、具有优异火焰、烟雾和毒性（FST）等级的零件。这些特性使其能在高温或有火源的环境（如电池系统附近）中表现优异。

“没有 Formlabs，这种创新无法以同样的方式实现：快速、可靠、精准。”

—— 帕多瓦赛车队

除高温树脂和阻燃树脂外，帕多瓦车队还使用 Rigid 10K 树脂制作碳纤维层压模具，用透明树脂进行测试和验证流体行为。Form 4L 灵活高效，材料更换快捷，让车队能使用全系列 Formlabs 树脂，为每个应用选择最优材料。

虽然帕多瓦车队在 FS ATA 比赛中获得第三名，但他们已着眼下一代改进，包括为零件增加筋条强度、实施流体动力学优化、减少阻力。他们将用于迭代的主要工具之一？Form 4L 和 Formlabs 树脂。

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