3D tlačiareň MakerBot Method vytlačila diely pre koncové použitie na pretekoch Rallye Dakar

Tímy BRX a Prodrive využili 3D tlačiarne MakerBot METHOD pre mobilnú výrobu 3D modelov uprostred púšte.
Na Rallye Dakar vytvorili rekord a stali sa najvyššie umiestneným nováčikom pretekov.

Dakar Rally 3D tlač koncových dielov

Víťazný rodokmeň

Tím Prodrive má v motoristickom športe dlhú históriu, svoje prvé preteky vyhral už v roku 1984, bola to Katarská medzinárodná rallye. Od tej doby je Prodrive nezastaviteľný a získava ocenenia v širokej škále disciplín motoristického športu. V roku 2021 vstúpil tím Prodrive na Ralley Dakar v spolupráci s Bahrajnským kráľovstvom ako nový tím Bahrain Raid Xtreme (BRX). Preteky Rallye Dakar sa konajú v Saudskej Arábii, trvajú dva týždne, etapy merajú stovky kilometrov a prechádzajú rôznym náročným terénom.

V rámci prípravy na preteky vznikol nový továrenský team Hunter T1, ktorý tvorili dve vozidlá. Jeden z automobilov riadil deväťnásobný svetový šampión v rallye Sébastien Loeb, druhý, legenda Rally Dakar Nani Roma, ktorý sa týchto pretekov zúčastnil už dvadsaťpäťkrát. Roma si v pretekoch v roku 2021 zaistil celkové piate miesto. Vôbec prvýkrát tak nejaký tím dosiahol také vysoké umiestnenie pri svojom prvom pokuse v Rallye Dakar.

Budovanie pretekárskeho tímu od nuly v roku 2020

Dakar Rally 3D tisk koncových dílů

Príprava na preteky začala koncom roka 2019 a zakrátko tím BRX narazil na jednu zo zatiaľ najväčších výziev, ktoré doteraz zasiahli priemysel. „Na časový tlak sme zvyknutí, ale COVID-19 s naším už tak nabitým časovým harmonogramom naozaj zamával“, povedal Paul Doe, hlavný inžinier spoločnosti Prodrive. „Vo Veľkej Británii došlo k lockdownu, ktorý nás prakticky donútil na chvíľu zavrieť výrobu.“ Vývoj vozidla, ktorý mal trvať asi rok, sa musel vojsť do deviatich mesiacov. Pôvodne malo testovanie končiť v júli, ale ukončené bolo až v októbri 2020.“

Pretože bola Rallye Dakar naplánovaná už na prvé dva týždne mesiaca január roku 2021, vytvorilo to na celý tím BRX obrovský tlak. Tím tvorí 40 ľudí, ktorí navrhujú, konštruujú, opravujú a prevádzkujú vozidlá továrenského tímu Hunter T1, a aj tak sa stretávali s výrazným nedostatkom času, ktorý vznikol vďaka lockdownu. Hoci má tím Prodrive vlastné konštrukčné aj výrobné kapacity, zápasil o ne aj s ďalšími projektmi.

Hľadanie vhodnej 3D tlačiarne

Pridať do vybavenia 3D tlačiareň  MakerBot METHOD X®, bolo impulzom, ktorý zmenil situáciu. 3D tlačiareň MakerBot Method X umožnila tímu nielen rýchlo a pohodlne konštruovať a tlačiť potrebné diely, ale tiež experimentovať s rôznymi aplikáciami pri príprave aj počas pretekov. Vďaka neobmedzeným možnostiam aditívnej výroby sa prototypovanie aj výroba stali omnoho efektívnejšími a lacnejšími.

Inovácie sú dôležitým stavebným kameňom spoločnosti Prodrive. Aby sa udržala na vrchole vo svojom odbore, vždy využívala širokú škálu rôznych technológií. Zapojenie 3D tlačiarne MakerBot METHOD X poskytlo ďalšie príležitosti. „Existuje obrovský zoznam výhod, ktoré MakerBot METHOD X ponúka v porovnaní s konvenčnými technológiami, predovšetkým je to rýchlosť a spätná väzba.“ Navrhovanie nových alebo inovácia starých dielov na automobil často začína vytlačením modelu na 3D tlačiarni.
Z modelu sa potom rýchlo zistí, ako sa stretáva myšlienka s realitou. „3D tlač umožňuje jednoducho a rýchlo vykonávať zmeny modelu a rozhodnúť sa pre výrobu finálnej verzie až po jeho dôkladnom vyskúšaní. Rýchly vývoj produktu (rapid prototyping) a opakovateľnosť modelu nám tiež umožňuje držať sa časovej osi výroby a zároveň nám šetrí veľa peňazí“, poznamenal Doe.

S dvoma 3D tlačiarňami METHOD X dokázal tím BRX skonštruovať nové komponenty vozidla nielen v továrni vo Veľkej Británii, ale aj priamo na samotnej Rallye.

Dakar Rally 3D tlač koncových dielov

Z dielne priamo do otvorenej púšte

3D tlačiareň METHOD X naložili na jeden z nákladných kamiónov tímu BRX pre údržbu a doviezli ju do púšte. Používala sa priamo na mieste k tlači novo vyvinutých dielov alebo dielov, ktoré sa počas pretekov poškodili. Tieto diely by sa zvyčajne vyrábali z ocele alebo hliníka. „Tento stroj sme viezli so sebou v kamióne, tlačili sme doslova uprostred ničoho. Tam, kde nevidíte stopy civilizácie, sme boli schopní používať túto pokročilú technológiu a využiť rýchlosť 3D tlače v našom programe.“ povedal Doe.

Tím BRX použil METHOD X k tlači viac ako tridsiatich dielov na vozidlá Hunter T1, vrátane držiaku senzora odpruženia kolesa a držiaku trysky pre systém hasenia požiaru v kokpite. Držiak senzoru odpruženia umožnil konštruktérom sledovať výkon tlmiča, dynamiku vozidla, vyrovnanie kolies, hnací hriadeľ a ďalšie. Senzor generoval dáta a odovzdával informácie späť pre lepšiu analýzu, ktorú tím potom využil na zlepšenie výkonu vozidla.

Držiak bol vytlačený z originálneho materiálu MakerBot, nylonu s prímesou uhlíkových vlákien a bol jednou z ideálnych aplikácií, pri ktorých bolo možné využiť METHOD X priamo v púšti. Celý proces vývoja správneho držiaka senzora trval len hodinu a pol. Začal vytlačením modelu na základni uprostred púšte, pokračoval jeho skúšaním, úpravami dizajnu a skončil zahájením výroby na 3D tlačiarni. S novým dielom v rukách bol tím pripravený na jeho okamžité použitie a zhromažďovanie požadovaných údajov.

„To bolo pre nás nové. V minulosti sme používali aditívnu výrobu, ale nemali sme možnosť prototyp vyrobiť okamžite“,  uviedol Doe. „Okrem toho materiály, ktoré sme použili na 3D tlačiarni METHOD X, najmä nylon s uhlíkovým vláknom, vykazovali lepšie vlastnosti, než na aké sme boli zvyknutí v minulých rokoch.“ V aute je pomerne dosť dielov v pozíciách blízko motora alebo kolies a bŕzd, ktoré musia odolávať teplotám až 120 °C. S týmito teplotami sa tradičné FDM materiály zle vysporiadavajú, čo nás núti vyrábať diely z hliníka, ktorý je drahý. V tomto prípade sme diely tlačili z nylonu s uhlíkovým vláknom, ktorý je tiež schopný odolať veľmi vysokým teplotám, je pevný a ľahký. Kompozitné tlačové materiály s uhlíkovým vláknom nám skutočne otvorili prístup k mnohým novým aplikáciám.“

Doe pokračoval: „Vzhľadom na to, že hustota použitých tlačových materiálov je o toľko nižšia v porovnaní s tradičnou výrobou z hliníka alebo ocele, dokázali sme vyrobiť komponenty, ktoré sú oveľa ľahšie, než je typické. Nové materiály nám dávajú neobmedzenú slobodu efektívne testovať súčiastky, ktoré potrebujeme.“

Diely, ktoré odolajú, ale aj dobre vyzerajú

Z nylonu s uhlíkovým vláknom bol tiež vytlačený ľahký tvarovaný úchyt pre jednu z trysiek protipožiarneho systému umiestnenej v strede kabíny. Vzhľadom k veľkosti automobilov bolo každé vozidlo vybavené dvoma systémami hasenia požiaru. S extrémne horúcim preplňovaným motorom, 500 litrovou palivovou nádržou a ďalšími vysoko horľavými materiálmi, je potlačenie ohňa zásadné. Úchyt je zvyčajne vyrobený z kovu, ako je oceľ alebo hliník. Taká výroba je časovo náročná a nákladná. Nylon s uhlíkovým vláknom je ideálnou ľahkou alternatívou ku kovu vďaka svojej vysokej pevnosti, tepelnej odolnosti a tuhosti.

„3D tlačou sme sa chceli čo najviac vzdialiť od typickej skladanej hliníkovej konzoly a mať tak v kokpite niečo jedinečné.“ 3D tlačiareň METHOD X nám umožnila experimentovať a nový typ trysky tak bol príjemnou rovnováhou formy a funkcie. Nakoniec úchyt vyzeral desaťkrát lepšie ako ten, ktorý sme mali v minulosti, a to bez výrazných nákladov“, povedal Doe.

Dakar Rally 3D tlač koncových dielov

V ústrety roku 2022 a ešte ďalej

„Vďaka 3D tlačiarňam METHOD X a digitálnemu inventáru dielov a nástrojov sme schopní tlačiť na počkanie a pracovať tak svižnejšie a efektívnejšie. Pre nadchádzajúce roky máme veľmi ambiciózne plány a chceme zvýšiť počet vozidiel. Ako pokračujeme v raste, možno budeme potrebovať tiež viac 3D tlačiarní. Cena je v porovnaní s inými druhmi výrobných procesov relatívne nízka, preto sa investícia z dlhodobého hľadiska veľmi oplatí. Čaká nás veľa projektov, takže bude viac príležitostí Method otestovať“, uzavrel Doe.