多年来，中国大学一直举办方程式赛车比赛。这场比赛有助于加快 3D 打印部件的采用。长沙理工大学的 CRT 团队面临设计挑战，要打造全新的进气系统。该系统需要提高性能并减轻赛车的重量。通过大量使用华晨科技打印机，CRT 团队创造了数十个塑料和金属部件，显着减轻了汽车的整体重量，同时提高了性能。

发动机进气系统对汽车有多重要？
内燃机需要空气和燃料的良好混合才能正常工作，空气和燃料的混合越好，整体性能就越好。通过使用分析软件，设计师可以测试和修改进气口的设计，以提高发动机的性能。通过结合使用分析软件和 3D 打印发动机的性能，设计师和工程师可以最大限度地提高赛车发动机的性能。

作为长沙理工大学CRT团队的全职赞助商，工业级3D打印系统制造商华晨宇为全新设计的赛车系统“2017 Formula FNX-17”提供全功能3D打印解决方案. 与前两款赛车进气系统相比，完成了一系列模拟以确保最佳进气系统流量均匀性，该设计具有卓越的性能并为赛车提供更多动力。

重新设计的目标是最大限度地提高进气歧管的性能和重量。CRT团队实现了近12.5%的总出口量，为汽车提供了更多动力。此外，通过使用 3D 打印铝合金部件，重量减轻了 53.12%。

模拟测试：3D打印最大限度发挥进气系统的潜力

进气歧管设计的3D设计不同于传统的加工工艺设计思路。与 2017 版相比，2015 和 2016 版的进气系统主要关注进气和压力室形状。2017年优化设计，减小了节流阀的扩散锥角，扩大了调节室的容积，加长了进气歧管的长度。

通过计算机模拟来模拟气体流动特性。研究了汽油机气缸内气流和空气运动的波动效应和能量损失。在进气歧管尺寸和加工精度相同的条件下，基于3D打印技术的进气歧管可以让设计人员在不受传统加工工艺限制的情况下，最大限度地发挥进气系统的潜力。

2015、2016版大学生公式进气系统进气压力室外形设计目标是使四缸发动机的燃气/燃气混合气尽可能均衡。经过优化分析，各个气缸之间的流量差控制在5%以内，保证进气的均匀性，防止气缸之间的现象称为抓斗现象，通过ANSYS CFX计算，设计了四个出口达到最大总流量：0.12 kg/s。

2015、2016版汽车进气系统主体部分（左）和2017版汽车进气系统主体部分（右）有限元网格划分对比

2017版大学生公式进气系统主体设计，引入全新GT-POWER（发动机工作过程模拟软件）对发动机系统进行一维模拟，保证进气系统一定的流量均匀性，尽可能尽可能提高发动机的充气系数，最终确定调节室容积为4.9L。

同时，工程师利用进气波动效应公式计算出四个进气歧管的基本长度，并以ANSYS CFX（多功能有限元仿真分析平台）流量为标准，进一步优化进气歧管的长度。进气歧管，最后确定其长度为 310mm。

通过对进气车身主体部分的有限元分析结果进行对比，发现2017版车型的进气总容积达到0.135kg/s，比原车提高了近12.5%。旧的进气系统。理论上，也许。

优化设计：3D打印燃油喷射轴承减重58.12%

支撑结构和壁厚的设计修改为使用金属3D打印制造，在保持强度的情况下，重量从原来的948克减少到397克，重量减少了58.12%。

台架测试：3D打印进气系统可以更强大

为了准确测试新设计的进气系统，长沙理工大学赛车队进行了一系列台架测试。

不同转速下的负载特性曲线表明，3D打印进气系统的优化轻量化设计依然能够保证发动机性能的稳定性。

通过新旧台架测试功率和扭矩对比数据，我们可以看到2017版的汽车进气系统组件比旧版汽车进气系统创造了更多的峰值功率。证明新设计的进气系统提供了更好的进气性能和更大的动力。