代爾夫特理工大學(xué)智囊團(tuán)的超回路列車概念

3D打印機(jī)制造商voxeljet支持Hyperloop項(xiàng)目，提供3D打印PMMA鑄造模具，用于鋁件的熔模鑄造。?如有遠(yuǎn)見(jiàn)的 Elon Musk設(shè)想，超回路列車將成為未來(lái)的交通工具。預(yù)計(jì)它會(huì)像飛機(jī)一樣快，像高鐵一樣舒適。他對(duì)未來(lái)交通系統(tǒng)的設(shè)想是：吊艙可以以每小時(shí)1,225公里的速度穿過(guò)軌道

特斯拉創(chuàng)始人Musk組織了一場(chǎng)全球競(jìng)賽，邀請(qǐng)了各高校和自由職業(yè)工程團(tuán)隊(duì)為這個(gè)研發(fā)項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)。未來(lái)項(xiàng)目中，維捷協(xié)助了原型制造商兼代爾夫特理工大學(xué)的合作伙伴RP2。作為大幅面3D打印機(jī)和按需零件服務(wù)的領(lǐng)先供應(yīng)商，維捷為來(lái)自代爾夫特理工大學(xué)的團(tuán)隊(duì)提供了PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）模型，用于運(yùn)輸艙的鑄造部件。

此前，荷蘭隊(duì)?wèi){借自己的創(chuàng)意在首輪比賽中戰(zhàn)勝了100多支隊(duì)伍，獲得了第二名。他們只承認(rèn)輸給了美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）。來(lái)自威斯康辛、弗吉尼亞和加利福尼亞大學(xué)的參賽者并列第三。在比賽的第二階段，這三個(gè)最好的團(tuán)隊(duì)被允許重建他們?cè)O(shè)計(jì)的超回路列車膠囊，精確到1:2的比例模型。

用于鑄造工藝的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）模型是在位于德國(guó)弗里德貝格的維捷服務(wù)中心的VX1000系統(tǒng)上打印的。通用3D打印機(jī)非常適合各種工業(yè)應(yīng)用，在經(jīng)濟(jì)上使生產(chǎn)單個(gè)零件到小批量的所有產(chǎn)品成為可能。其構(gòu)建體積為300升（1000 x 600 x 500立方毫米），所需的25個(gè)鑄造模型在單次打印操作中完成，持續(xù)時(shí)間不到24小時(shí)。這些組件的高細(xì)節(jié)度是通過(guò)600 dpi的打印分辨率實(shí)現(xiàn)的，加上只有150微米的層厚。

快速經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)復(fù)雜的熔模鑄件

打印的模型被安裝在蠟樹(shù)上進(jìn)行鑄造。蠟樹(shù)被嵌入陶瓷，然后被放入烤箱硬化。一旦蠟和PMMA鑄模燒盡，就可以用鋁進(jìn)行鑄造。最后，鋁經(jīng)過(guò)T6熱處理，提高了強(qiáng)度，便于進(jìn)一步加工。維捷客戶服務(wù)部的項(xiàng)目經(jīng)理Florian Rauscher解釋道：“盡管產(chǎn)量很小，但多虧了3D打印技術(shù)，使我們能夠在較短時(shí)間內(nèi)高效地生產(chǎn)出復(fù)雜的熔模鑄件?！?/p>

雖然軌道內(nèi)幾乎沒(méi)有空氣壓力，但由于吊艙接近音速的高速行駛，殘余阻力仍然存在。這也是代爾夫特超回路列車的吊艙被設(shè)計(jì)成了一個(gè)空氣動(dòng)力外形的原因。從插圖中可以看出，吊艙像一顆水滴，因?yàn)檫@是最小化阻力的最佳形狀。然而，這也帶來(lái)了另一個(gè)挑戰(zhàn)：懸架必須通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)連接于這個(gè)有機(jī)形態(tài)，因?yàn)閹缀醪豢赡苣コ鲆粋€(gè)彎曲或雙曲的表面。代爾夫特團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用具有廣泛設(shè)計(jì)選擇的鑄造方法解決了這個(gè)問(wèn)題。

吊艙以接近音速的速度穿過(guò)軌道

關(guān)于未來(lái)交通工具的一個(gè)簡(jiǎn)要說(shuō)明：該計(jì)劃是在鋼筋混凝土塔上建造兩個(gè)平行的軌道，其中可容納載有20至30名乘客的吊艙在部分真空中移動(dòng)。為了達(dá)到高速，吊艙將在氣墊上移動(dòng)。這將需要軌道內(nèi)的壓力保持在100帕（斯卡）左右，即正常壓力的千分之一。 Elon Musk最初的想法是在“氣墊”上移動(dòng)。經(jīng)過(guò)廣泛的評(píng)估，代爾夫特超回路列車團(tuán)隊(duì)選擇了基于磁懸浮的“漂浮”。原因是管壁和吊艙之間有一個(gè)更大的間隙。與此同時(shí)，幾乎所有其他參賽隊(duì)伍都決定使用磁懸浮技術(shù)。

因此，這種運(yùn)輸系統(tǒng)只需要消耗傳統(tǒng)運(yùn)輸方式的一小部分能源。這種極低的阻力意味著幾乎不需要驅(qū)動(dòng)力來(lái)加速磁力驅(qū)動(dòng)的車輛，這將大大降低基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)的成本。超回路列車是一項(xiàng)可以在幾乎不影響環(huán)境的情況下實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行的技術(shù)。

代爾夫特超回路列車團(tuán)隊(duì)：精英中的精英

代爾夫特超回路列車團(tuán)隊(duì)由來(lái)自代爾夫特理工大學(xué)各院系的30名成員組成，他們是從近200名申請(qǐng)者中選出的最佳候選人。這個(gè)團(tuán)隊(duì)參加了2013年Elon Musk組織的“SpaceX超回路列車吊艙大賽”，因?yàn)楫?dāng)時(shí)他不想獨(dú)自完成超回路列車項(xiàng)目。荷蘭團(tuán)隊(duì)基于獨(dú)特的設(shè)計(jì)和懸掛機(jī)制，打造了一款安全、快速和高性價(jià)比的車型。運(yùn)輸艙的半比例模型于2017年1月通過(guò)加州的SpaceX測(cè)試軌道運(yùn)行。

幫助打造超回路列車的未來(lái)

RP2公司從維捷3D打印服務(wù)中心購(gòu)買(mǎi)熔模鑄造模具已有幾年了。維捷再次成為幫助超回路列車項(xiàng)目的必要熔模鑄造模具供應(yīng)商的首選。

這肯定不是一個(gè)常規(guī)的項(xiàng)目。我們很高興能參與到這一交通概念中來(lái)，這將使我們從慕尼黑到柏林僅需30分鐘，而這僅僅是幾年之后的事。

Florian Rauscher, 的客戶服務(wù)項(xiàng)目經(jīng)理維捷

盡管代爾夫特團(tuán)隊(duì)在第一輪超回路勢(shì)均力敵的比賽中惜敗給了獲勝者，但2017年1月，他們還有機(jī)會(huì)在加州的測(cè)試路線上用他們的超回路吊艙證明自己。荷蘭隊(duì)以總分最高的成績(jī)贏得了第二輪測(cè)試。除此之外，他們的吊艙還贏得了設(shè)計(jì)和建造獎(jiǎng)。