Использование 3D-печати для изготовления теплостойких деталей конечного использования и запасных частей для автоспорта

Андреа Пираццини, основатель Help3D, использовал 3D-принтеры Formlabs для создания впускного коллектора для пит-байка, на котором он ездит на чемпионате 12 Pollici Italian Cup.

Когда его команда настраивает мотоцикл, они стараются добиться максимальной линейной выходной мощности. Пираццини использовал гидродинамический анализ возможных конструкций отжима коллектора для ограничения мощности без применения переходных фланцев, которые могли создавать локальные падения давления.

Пираццини обратился к 3D-печати, потому что это позволило ему распечатать несколько версий одной и той же детали по низкой цене, протестировать дизайн на следующий день и получить преимущество на трассе. Элиа Марескутти, товарищ по команде Пираццини, выиграл чемпионат 2021 года на велосипеде с напечатанным на 3D-принтере манифольдом. Читайте дальше, чтобы узнать, как Пираццини развивал этот проект.

На мотоцикле Элии Марескутти, победителя чемпионата S1 Over 2021 года, использовался специальный коллектор, напечатанный на Форме 3.

Обратный инжиниринг коллектора для оптимизации производительности

Пираццини ездит на мотоциклах с 2012 года. С самого начала он использовал 3D-печать для создания небольших деталей для своего велосипеда, таких как опорные кронштейны для секундомера. Он не решался разрабатывать более функциональные и термостойкие изделия, пока не узнал о выпуске Rigid 10K Resin.

После подробного ознакомления со спецификациями Пираццини подумал, что 3D-печать впускного коллектора, детали, которая традиционно изготавливается из алюминия, будет интересным проектом. Раньше он пытался использовать технологию FDM, но результат оказался не тем, на что он надеялся, поскольку утечка воздуха приводила к искажению карбюратора и мощности двигателя.

Сканирование двигателя питбайка.

Для разработки проекта Пираццини использовал 3D-сканирование и программное обеспечение Autodesk Fusion 360 для обратного проектирования конструкции. Сканирование четырехтактного (двухклапанного) двигателя с его рамой и карбюратором помогло ему правильно определить размер коллектора, а затем расположить его так, чтобы карбюратор не врезался в раму или выхлопную систему. Пираццини также разработал всасывающие трубы и воздуховоды. С помощью САПР можно было выровнять диаметр впускного патрубка головки с карбюратором, избегая ступенек и любых перепадов давления или турбулентности.

Белая бумага

3D-сканирование для обратного проектирования, восстановления и метрологии

Рабочие процессы 3D-сканирования и печати можно применять для репликации и восстановления, обратного проектирования, метрологии и многого другого. Загрузите наш технический документ или посмотрите наш веб-семинар, чтобы узнать, как начать использовать эти технологии для совершенствования собственных рабочих процессов проектирования.

Загрузить информационный документ

Различные версии впускных коллекторов напечатаны по Форме 3.

На случай, если необходимо снять коллектор для ограничения максимальной выходной мощности, Пираццини создал трехмерную модель коллектора, размер которой позволяет ограничить мощность без потери линейности. Затем он выполнил пробные запуски с помощью испытательного стенда, который позволил найти подходящий коллектор для каждого типа двигателя, который он исследовал.

Результатом стало расширение кривой производительности при более высоких оборотах двигателя без классической потери мощности. По сути, двигатель имел большую доступную мощность (около 1 л.с., почти на 10%) по сравнению со стандартным механически обработанным коллектором, оставаясь при этом в пределах, установленных правилами чемпионата.

Использование твердой смолы 10K для печати термостойких объектов

Новый дизайн коллектора был напечатан с помощью Form 3 с использованием Rigid 10K Resin при высоте слоя 100 микрон, создавая гладкую поверхность без видимых линий слоя. Что касается отделки, то для сглаживания поверхности Пираццини использовал классическую наждачную бумагу на водной основе. В отличие от коллектора FDM, который необходимо обрабатывать снаружи и изнутри, чтобы он был водонепроницаемым, печать SLA создает твердые и водонепроницаемые детали.

часть образца

Запросить бесплатный образец части

Rigid 10k Resin - самый жесткий материал в нашем инженерном портфолио. Оцените качество Formlabs воочию. Мы отправим вам бесплатный образец детали.

Запросить бесплатный образец детали

Время печати зависит от толщины и размера коллектора, но обычно колеблется от двух часов до двух часов и сорока пяти минут. Цена каждой части варьировалась от 10 до 12 евро. Пираццини мог напечатать до семи различных типов коллекторов за ночь, а затем протестировать их на следующий день.

Андреа Пираццини, основатель Help3D

«В мире 3D-печати PreForm - самая простая и самая эффективная программа, которую я когда-либо использовал».

Две версии впускных коллекторов готовы к отправке в печать с использованием PreForm.

В PreForm пользователь может позиционировать объект вручную или использовать автоматическую ориентацию. Пираццини обнаружил, что последнее очень полезно, потому что оно имеет тенденцию минимизировать создание опор, которые можно добавлять или удалять в соответствии с потребностями пользователя. Если опоры отсутствуют в ключевых областях задания на печать, программа уведомит пользователя.

Андреа Пираццини, основатель Help3D

«Одна очень хорошая вещь в Form 3, в частности, заключается в том, что размер опоры, контактирующей с отпечатком, действительно крошечный и оставляет очень мало остатков, которые нужно удалить».

Результаты

Коллектор, который Пираццини напечатал с помощью Form 3, отлично выдержал высокие и низкие температуры и до сих пор установлен на его пит-байке. Благодаря использованию тепловизионной камеры Пираццини обнаружил, что смола Rigid 10K также предлагает значительно лучшие тепловые характеристики:3D-печатный коллектор с охлаждающими ребрами зафиксировал на 40-50 градусов Цельсия более низкую температуру по сравнению с классическим алюминиевым коллектором. Более того, после 20-25 минут гонки при наружной температуре около 33 градусов можно было дотронуться до коллектора, не получив ожогов, потому что на самом деле было холодно.

Предстоящие проекты

Впускной коллектор - лишь один из проектов, воплощенных в жизнь с использованием смолы Rigid 10K Resin. Фактически, Пираццини ожидает, что этот материал также будет подходить для изготовления пакетов язычковых клапанов для двухтактных двигателей, крышек толкателей, переходных фланцев для муфт головок цилиндров и любых других деталей, которые должны быть воздухонепроницаемыми.