Гоночный болид – образец высокоточного машиностроения, поэтому профессиональные команды постоянно инвестируют в свои автомобили (в тестирование и настройку), чтобы сохранить конкурентное преимущество. Хотя гонщики сосредоточены на вождении на высокой скорости на трассе, они также сталкиваются с быстро меняющимися правилами и сокращением временных пауз между этапами гонок. Существующие требования автоспорта накладывают ограничения на материалы и технологии, которые могут использовать команды.

При этом традиционные методы изготовления требуют специальных инструментов и длительных сроков, а время – роскошь, которой у гонщиков нет. Чтобы преодолеть возникающие проблемы, представители автоспорта перешли на аддитивное производство (AП). Ускоренное внедрение инноваций позволяет ускорить проектирование деталей и систем для повышения производительности и снижения затрат. Автомобильная 3D-печать дает гоночным командам шанс решать задачи более эффективно, чем это было возможно раньше.

Ускорение испытаний в аэродинамической трубе

Аэродинамические улучшения – один из лучших способов повышения характеристик машины, позволяющий командам настраивать и регулировать поведение болида за счет оптимизации прижимной силы, сопротивления воздуха и охлаждения.

Фото: 3DSystems

Чтобы оценить эффективность любой инновации, нужно провести определенное время в аэродинамической трубе. Однако доступ туда часто ограничен, поэтому командам необходимо максимально использовать отведенное время, быстро корректируя проекты и адаптируя их к новым моделям. 3D-печать в автоспорте позволяет инженерам гоночных команд в течение 3-4 часов напечатать несколько копий точных деталей из композиционных материалов, которые призваны минимизировать сопротивление и подъемную силу, сохранять стабильность и повышать производительность.

3D Systems в сотрудничестве с TOYOTA Motorsport GmbH (TMG) направили усилия на применение передовых технологий аддитивного производства, а также портфеля материалов с улучшенными свойствами для удовлетворения строгих требований автоспорта. TMG включает оборудование и программное обеспечение 3D Systems в свой рабочий процесс:

• Figure 4 Standalone,
• ProX 800,
• sPro 60 и sPro 230,
• Geomagic Design X.

С помощью 3D-печати деталей для автомобилей Sauber Motorsports AG теперь может достигать более продуктивных циклов аэродинамической разработки с высокой скоростью, производительностью и точностью тестируемых элементов, чтобы рационально использовать регламентированное время апробации.

Фото: 3DSystems

Sauber Motorsports AG построила собственный завод для проведения востребованных испытаний в аэродинамической трубе. Теперь команда может достичь более продуктивных циклов разработки аэродинамики авто с высокой скоростью, эффективностью и точностью экспериментальных автозапчастей, чтобы оптимизировать время тестирования.

Оптимизация веса, силы и инерции

Гоночные команды должны создавать автомобили, детали в которых могут работать в экстремальных условиях:

• очень высокие температуры;
• значительная нагрузка;
• высокие скорости и повышенное трение.

Когда инженер гоночной команды проектирует 3D-печать деталей для авто, он контролирует соотношение прочности и веса металлических компонентов болида. Аддитивное производство также дает возможность сократить количество элементов, и сборки из нескольких частей могут изготавливаться как цельные. Благодаря возможностям аддитивного производства, инженеры способны создавать прочные интегрированные конструкции, содержащие меньше частей, что сокращает время дорогостоящей сборки.

У гоночной команды из Орегона возникла проблема с автомобилем Mitsubishi Evo: после настройки давление масла сразу же становилось слишком высоким и приводило к отказу двигателя. Компания English Racing придерживалась идеи, согласно которой шестерня под шкивом большего диаметра будет медленнее вращаться, что приведет к снижению давления масла. Однако реализация идеи стала огромной проблемой. Первоначальный шкив был литой деталью, для которой обычно требовались пресс-форма, инструменты для ее изготовления, значительное время выполнения заказа и непомерно большие затраты. English Racing в сотрудничестве с Metal Technologies Inc создали новую шестерню с помощью металлической 3D-печати. Всего за пять часов они изготовили функциональный прототип, который снизил давление масла и позволил автомобилю устанавливать рекорды скорости в своем классе.

Улучшение динамики движения воздуха и жидкости

Под капотом болида находится множество компонентов: воздуховоды, резервуары, трубы, защитные крышки и муфты. От элементов часто требуется высокая степень гибкости или долговечности, которую не могут обеспечить традиционные методы изготовления. Аддитивное производство поставляет детали с исключительными механическими свойствами, что позволяет лучше управлять направлением воздуха и жидкости. Во многом это связано с материалами, из которых изготовлены данные изделия.

Для Alfa Romeo Sauber F1 Team аддитивное производство сыграло огромную роль. Несмотря на то, что изначально бренд участвовал в автогонках как конструктор и поставщик двигателей, теперь он пришел в спорт в качестве самостоятельной команды. Бренд использует SLS принтеры для модернизации автомобиля Alfa Romeo F1 в аэродинамической трубе, а также для широкого спектра воздухозаборников, кожухов и сложных серийных деталей.

Alpine F1 воспользовалась преимуществами AП, используя стереолитографию и селективное лазерное спекание. Команда стала производить сложные приспособления, узлы для циркуляции потока жидкости и другие автомобильные компоненты за часы, а не за недели. Аддитивные технологии помогли бренду создать облегченные детали, которые увеличивают скорость и топливную экономичность, а также провести точные и информативные испытания потока охлаждающей жидкости для повышения эффективности двигателя и снижения износа.

Развитие ради конкурентных преимуществ

Хотя правила гоночных серий налагают ограничения на многие аспекты инноваций в сфере автоспорта, они не ограничивают инженерный опыт и воображение. Передовые гоночные команды внедрили аддитивное производство, чтобы воплотить свои концепции в жизнь, ускоряя прогресс и улучшая характеристики автомобилей. Используя материалы, технологию 3D-печати и программное обеспечение, подкрепленные практическим опытом, команды производят прочные и точные детали, которые выдерживают суровые условия трассы и позволяют разрабатывать болиды, которые выигрывают чемпионаты.