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 súťažili v prestížnej medzinárodnej súťaži technických univerzít. Sme preto radi, že za posledných pár rokov mal takmer každý monopost časť z 3D tlačiarní od MCAE Systems. Hlavne ako vstrekovacie držiaky, držiaky potenciometrov, prototypové diely pre montážne skúšky alebo aj ako jadrá na výrobu dutých kompozitov a mnoho ďalších dielov. Naša spoločnosť zapožičala stolnú 3D tlačiareň MakerBot Z18 do dielne týchto študentov, kde si môžu vyskúšať, čo dokážu spoločne vytvoriť. Túto tlačiareň je možné použiť na vytváranie prototypov s jemnými detailmi, ako aj zložitých modelov (profesionálna kvalita). Zložitejšie diely „staviame“ priamo v našej firme na profesionálnych tlačiarňach, najmä na tlačiarni Fortus 450mc od spoločnosti Stratasys, ktorá tlačí aj z materiálov, ktoré podliehajú prísnejším požiadavkám na teplotu a odolnosť. 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. Naše robotické formy KUKA KR 60 HA boli naprogramované pomocou softvéru Tebis. Tieto formy sa potom použili na výrobu dielov z uhlíkových vlákien, ako sú kapotáže automobilov, sedadlá a iné.

Každý vývoj sa snaží zrýchliť a posúvať hranice možností pomocou nových technológií, takže Formula Student dosiahla významný míľnik. A to počas vývoja a finálnej výroby vlastného monokoku z uhlíkových vlákien. Podobný sa používa vo Formule 1 namiesto rúrkového rámu. Tento typ rámu so sebou prináša mnoho výhod, ako je zvýšenie celkovej tuhosti a bezpečnosti vozidla pri súčasnom znížení hmotnosti, čo pozitívne ovplyvňuje dynamiku celého vozidla a následne aj šance auta na dobré umiestnenie.

Torzná tuhosť je jedným z veľmi dôležitých parametrov automobilu. Čím vyššia je torzná tuhosť, tým lepšie sú jazdné vlastnosti. Hlavným cieľom je nájsť ideálny kompromis, pretože príliš vysoká tuhosť naznačuje, že konštrukcia je nadrozmerná a tým aj hmotnosť auta je vyššia.

Návrh sa vykonáva stanovením ideálnej hodnoty torznej tuhosti pri návrhu kinematiky vozidla. Nasleduje séria simulácií MKP (metóda konečných prvkov) na geometrii rámu so snahou dosiahnuť požadovanú hodnotu a úpravami geometrie alebo zloženia tkaniny monokoku. Po dosiahnutí požadovaného výsledku sa môže začať výroba. Simulácie predpokladajú ideálny model a nie vždy zodpovedajú realite, najmä pokiaľ ide o kompozity, preto je veľmi dôležité overiť výsledky simulácie meraniami.

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 postupne zaťažuje na rameno preddefinovanou silou a merajú sa vektorové odchýlky posunu lepených bodov v jednotlivých zaťažovacích stavoch vzhľadom na referenčný stav. To umožňuje vyhodnotiť skutočnú torznú tuhosť po celej dĺžke vozidla a použiť tieto výsledky 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.