Команда Race Up Padova использует Formlabs 4L и High Temp Resin для 3D-печати легкого высокопроизводительного радиатора

Когда студенческая команда Race Up Team Padova принялась создавать радиатор для электрического гоночного автомобиля с нуля, они быстро поняли: им нужны кастомные компоненты, способные выдерживать тепло гоночного болида, соответствовать стандартам безопасности и проявить себя в студенческом аналоге Формулы-1. С 3D-принтером Formlabs Form 4L и инженерными смолами студенты построили кастомный радиатор, вес которого на 67% меньше предыдущих моделей — и вышли на пьедестал.

До сезона 2024 года команда Университета Падуи использовала готовый радиатор от компании, специализирующейся на радиаторах для Formula Student. Хотя такие радиаторы удобны в интеграции, было пространство для улучшений, в том числе снижения веса при сохранении необходимой теплоотдачи.

С Form 4L, Form Wash, Form Cure и инженерными смолами команда построила более легкий радиатор для своего электрического болида, который занял третье место в общем зачете итальянских соревнований FS ATA на трассе Варано де Мелегари.

Поскольку на рынке не было подходящего радиатора, команда углубилась в исследования, выбрав дизайн с овальными трубками и пластинами. Однако полученные радиаторные блоки не были оснащены коллекторами входа и выхода. Для полной кастомизации под свои требования и ограничения команда обратилась к 3D-печати.

Детали, напечатанные методом FDM (переплав нити), сразу провалились, не выдержав требуемых температур. Команда перешла на стереолитографию (SLA), выбрав High Temp Resin и принтер Form 4L.

«После обширной оценки, тестирования и нескольких итераций прототипов мы выбрали Formlabs High Temp Resin — смолу, способную выдерживать как термические, так и механические нагрузки данного приложения».

Race Up Team Padova

Система охлаждения разделена на два контура: водяной и воздушный. Детали водяного контура должны выдерживать рабочие температуры около 80 °C. Поэтому выбран High Temp Resin с температурой деформации под нагрузкой (HDT) 238 °C @ 0.45 МПа — самой высокой среди смол Formlabs.

High Temp Resin использован для 3D-печати:

• Кастомного входа, соединяющего центробежный насос с трубопроводом без потери давления.

• Кастомных деталей и вентиляторов для полностью уникального радиатора.

• Вихревого бака — полностью кастомной системы для удаления воздуха. Она работает за счет создания вихря, отделяющего и удаляющего пузырьки воздуха из жидкости, обеспечивая корректную работу контура.

1. Кастомный 3D-печатанный вход. 2. Охлаждающие жакеты двигателя. 3. Кастомные детали и вентиляторы. 4. Вихревой бак. 5. Холодная пластина инвертера.

Большой объем печати Form 4L позволил команде напечатать две пластины и два коллектора в одной сборке, фактически производя радиатор за одну печать. После постобработки в Form Wash и Form Cure и шлифовки стыков детали были собраны на клее Loctite EA 9497.

По сравнению с радиатором прошлого года команда урезала примерно 1200 г — около 67% снижения веса на каждый радиатор. Учитывая, что система охлаждения состоит из двух радиаторов, общая экономия составила 2,4 кг.

«Достижение такого позитивного результата, позволяющего снизить вес, стало возможным только благодаря вкладу Formlabs».

Race Up Team Padova

Запрос образца детали

Воздушный контур охлаждения — открытый цикл, забирающий воздух из центральной части авто для охлаждения батареи и выхлопящий его сзади. Воздух охлаждает каждую ячейку батареи через небольшие пластины, переносящие тепло от ячейки к потоку воздуха. Эта система имеет специфические требования безопасности по регламенту Formula SAE: элементы, контактирующие с батареей, должны быть из материалов с классом горючести UL-94 V-0. Для выполнения этих требований команда выбрала Flame Retardant Resin.

Воздушный контур охлаждения должен быть из материалов UL-94 V-0 из-за контакта с батареей.

Flame Retardant Resin — специальный материал с сертификатом UL 94 Blue Card для создания самозатухающих галоген-свободных деталей с благоприятными показателями горючести, дымообразования и токсичности (FST). Эти свойства позволяют 3D-печатать детали, работающие в средах с высокими температурами или источниками зажигания, например, рядом с батарейной системой.

«Без Formlabs такая инновация не была бы возможна таким же образом: быстро, надежно и точно».

Race Up Team Padova

Помимо High Temp Resin и Flame Retardant Resin, команда использует Rigid 10K Resin для изготовления форм для ламинирования углеродного волокна и Clear Resin для тестирования и верификации поведения жидкостей. Form 4L гибок, с быстрой и легкой сменой материалов, давая доступ ко всей линейке смол Formlabs для выбора оптимального материала под каждую задачу.

Пока автомобиль команды занял третье место на FS ATA, они уже планируют улучшения для следующей итерации: добавление ребер жесткости, оптимизацию гидродинамики и снижение лобового сопротивления. Один из основных инструментов для итераций — Form 4L и смолы Formlabs.

Изучите Form 4L для начала печати или запросите бесплатный образец детали для оценки материалов Formlabs самостоятельно.

3D-принтеры Formlabs используются для вовлечения и расширения возможностей студентов. Чтобы узнать больше о ресурсах и ценах для студентов и педагогов, посетите страницу ресурсов или свяжитесь с продажами.