Moderné 3D technológie pri výrobe monopostu formule

Tím Formule Student TU Brno racing brnenského VUT je známy už niekoľko rokov. Študenti sa podieľajú na vývoji a výrobe monopostu pre túto kategóriu, aby s ním zmerali svoje sily v prestížnej, medzinárodnej súťaži technických univerzít. Sme preto radi, že za tých niekoľko rokov sa skoro v každom monoposte vyskytuje diel z 3D tlačiarní od MCAE Systems. A to predovšetkým ako držiaky vstrekovania, držiaky potenciometrov, prototypové diely na skúšku zmontovania dielov alebo tiež ako jadrá na výrobu dutých kompozitov a veľa ďalších dielov. Naša spoločnosť zapožičala stolnú 3D tlačiareň MakerBot Z18 do dielne týchto študentov, kde si na nej sami testujú, čo spoločne dokážu vytvoriť. Na tejto tlačiarni je možné vytvárať prototypy s jemnými detailmi aj zložité modely (profesionálnej kvality). Zložitejšie diely „staviame“ priamo v našej firme na profesionálnych tlačiarňach, predovšetkým na tlačiarni Fortus 450mc od firmy Stratasys, ktorý tlačí aj z materiálov, na ktoré sú kladené prísnejšie teplotné a odolné požiadavky. Výrobné zariadenie Fortus 450mc dokáže splniť vysoké nároky na rýchlosť, výkon a presnú výrobu.

Okrem 3D tlačiarní využíva Formula Student aj sofistikovanejšie technológie, ako je CAD/CAM softvér Tebis alebo obrábací robot KUKA. Náš robot KUKA KR 60 HA obrobil formy, ktoré boli naprogramované práve pomocou softvéru Tebis. V týchto formách sa následne vyrábali diely z uhlíkových vlákien ako kapotáže vozidla, sedačka a iné.

Každý vývoj sa pokúša o zrýchlenie a posun hraníc možností za pomoci nových technológií, tak aj Formula Student dosiahla výrazný míľnik. A to pri vývoji a konečnej výrobe vlastného monokoku z uhlíkových vlákien. Podobný sa využíva vo Formule 1 namiesto rúrkového rámu. Tento typ rámu so sebou prináša mnoho výhod, ako napríklad zvýšenie celej tuhosti a bezpečnosti vozidla pri súčasnom znížení hmotnosti, čo pozitívne ovplyvňuje dynamiku celého vozidla a prípadne šance daného vozidla na dobré umiestnenie.

Torzná tuhosť je jeden z veľmi dôležitých parametrov vozidla. Čím vyššia torzná tuhosť, tým lepšie jazdné vlastnosti. Hlavným cieľom je nájsť ideálny kompromis, pretože príliš vysoká tuhosť poukazuje na predimenzovanosť konštrukcie a tým aj vyššiu hmotnosť vozidla.

Návrh prebieha určením ideálnej hodnoty torznej tuhosti už pri návrhu kinematiky vozidla. Nasleduje séria FEM (metóda konečných prvkov) simuláciou na geometrii rámu so snahou o docielenie požadovanej hodnoty a úpravy na geometrii alebo skladbe tkanín monokoku. Po dosiahnutí požadovaného výsledku sa môže začať s výrobou. Simulácie počítajú s ideálnym modelom a nie vždy korešpondujú s realitou, najmä pokiaľ ide o oblasť kompozitov, a preto je veľmi dôležité výsledky simulácie validovať pomocou meraní.

Teraz prichádza na rad fotogrammetrický systém Tritop od spoločnosti GOM (teraz ZEISS), ktorý umožňuje presné meranie na stovkách bodov, a to aj s presným vektorom posunutia pri torznom teste. Samotné meranie prebieha na prípravku, ktorý sa na ramene postupne zaťažuje vopred definovanou silou a meria sa vektorové odchýlky posunutia nalepených bodov v jednotlivých záťažových stavoch vzhľadom na referenčný stav. Vďaka tomu je možné vyhodnotiť skutočnú torznú tuhosť na celej dĺžke vozidla a tieto výsledky využiť na presnejšie nastavenie vozidla a kontrolu presnosti simulácie.

Fotogrammetria sa dá využiť aj na kontrolu kvality výroby a presnosti, a to pomocou porovnania nafoteného referenčného (nezaťaženého) stavu jednotlivých bodov voči CAD modelu a tiež na kontrolu normálových odchýlok na diskrétnych bodoch.

Všetky uvedené služby aj produkty sú súčasťou štandardnej ponuky MCAE Systems. Ak riešite podobné projekty alebo si nie ste istí, či využiť 3D technológie, neváhajte nás požiadať o konzultáciu.