Druk 3D w produkcji elementów finalnych bolidu

Zespól PRz Racing Team postanowił wykorzystać przy budowie swojego bolidu elementy wydrukowane na drukarce 3D. Zadaniem Omni3D było wydrukowanie elementu, który będzie dostosowany do wymagań samochodów wyścigowych. Kolektor dolotowy to element narażony na wibracje, wysokie temperatury ok. 100°C oraz substancje chemiczne.

Zadanie

Inicjatywa Formuła Student zapoczątkowała współpracę zespołu PRz Racing Team z Omni3D.  Młodzi pasjonaci stanęli przed zadaniem zaprojektowania, a później wykonania kolektora dolotowego. Największym problemem było dostosowanie parametrów kolektora do jak najbardziej wydajnej pracy silnika. Skomplikowana geometria, szczelność układu i jego wytrzymałość oraz sztywność (element narażony na wibracje, wysokie temperatury ok. 100 st. C oraz substancje chemiczne). Bardzo ważnym czynnikiem gwarantującym sukces była próba obniżenia wagi elementu w porównaniu z tradycyjnie wytwarzanymi częściami.

Opis problemu

Zadaniem było wydrukowanie elementu, który będzie dostosowany do wymagań samochodów wyścigowych. Wybrany materiał musiał charakteryzować się wysoką wytrzymałością temperaturową, ale także sztywnością. Bardzo ważnym czynnikiem było obniżenie wagi elementu w porównaniu z tradycyjnie wytwarzanymi częściami oraz możliwość swobodnej zmiany geometrii.

Rozwiązanie

Najlepszym rozwiązaniem przy tym wyzwaniu okazało się wykorzystanie druku 3D, który oferując niskie koszty oraz możliwość przeprowadzenie kilku iteracji projektu w krótkim czasie dał szanse na przeprowadzenie kilku testów. Model został wydrukowany na drukarce Factory 2.0 NET przy użyciu filamentu CF PA-12.  Już pierwsze testy potwierdziły poprawność projektową elementu i sprawność zgodnie z założeniami. Użyty poliamid wzmocniony włóknem węglowym zapewnił oczekiwaną wytrzymałość wydrukowanego elementu.

Efekt

Wydrukowany w 3D kolektor dolotowy jest lżejszy o 1,5 kg względem tradycyjnie wykonanego elementu z aluminium. Dane na podstawie symulacji punktu masy pokazują, że dzięki zastosowaniu technologii druku 3D redukcja wagi bezpośrednio wpłynęła na lepsze osiągi bolidu wyścigowego. Co więcej, dzięki swobodzie zmian geometrycznych stworzyliśmy w pełni dostosowany model uzyskując najlepszy możliwy przepływ powietrza. Druk 3D okazał się najlepszym wyborem przy produkcji części finalnych do nowego bolidu PRZ Racing Car-03.

Specyfikacja wydruku