Drukowanie 3D pomaga samochodowi Formula SAE na bieżąco

Zespół Hornet Racing projektuje, buduje, testuje i ściga samochód Formuły, z jednym fotelem i otwartym kołem, co roku dla międzynarodowego konkursu Formula Society of Automotive Engineers (SAE), który dodatkowo do finałowego wyścigu między zespołami uniwersyteckimi, wyzwaniem dla uczestników, którzy zaproponują twórcze rozwiązania problemów inżynieryjnych i projektowych.

Samochód zespołu wykorzystuje 4-cylindrowy silnik serii Honda CBR600RR, który ma indywidualny korpus przepustnicy do każdy cylinder. Podczas gdy tak wiele nadwozi przyczynia się do maksymalizacji osiągów silnika, wytyczne dotyczące wzornictwa Formuły SAE wskazują, że należy je zastąpić pojedynczą przepustnicą, wraz z ogranicznikiem średnicy, który ogranicza moc silnika. Chociaż może się to wydawać sprzeczne z intuicją, zasada została wprowadzona z jakiegoś powodu - aby rzucić wyzwanie zespołom studenckim, aby ponownie przemyśleć konstrukcję i inżynierię silnika.

Kolektor dolotowy jest niezbędny dla osiągów samochodu, ponieważ zapewnia mieszanina powietrza i paliwa z cylindrami. Przez ostatnie kilka lat silniki Spadochronowe Hornet dawały zespołowi problemy z jazdą konsekwentnie i płynnie. Kiedy przepustnica była dociśnięta do podłogi, słaby przepływ powietrza powodował nieliniowe dostarczanie mocy, co powodowało opóźnienie. Większość jego elementów składała się z aluminium i musiała być zespawana ze sobą, natomiast formy z włókna węglowego zostały użyte do wykonania pozostałej części CD3D .

Konwencjonalne wytwarzanie oferowało kilka ograniczeń konstrukcyjnych, takich jak problemy z wydajnością silnika, takie jak nierównomierne rozprowadzanie powietrza, spowodowane powolnymi iteracjami projektowymi i możliwością korzystania tylko z podstawowych geometrii części. Ponadto, ponieważ było wiele skomplikowanych etapów i małych komponentów zaangażowanych w zestawianie starszego kolektora dolotowego, było dużo miejsca na błędy. Tak więc zespół zdecydował się na przebudowę projektu komponentu na samochód wyścigowy 2017 i uczynić go prostszym.

Cele redesignu w tym:

Członkowie zespołu Hornet Racing szybko zdali sobie sprawę, że tradycyjne metody produkcji będą są zbyt drogie i mogą nawet nie być w stanie ukończyć ulepszeń, więc zamiast tego zastosowali opatentowaną technologię Digital Light Synthesis (DLS) firmy Carbon oraz materiał RPU 70, aby pokonać wyzwania projektowe i ukończyć nowy system kolektorów dolotowych.

Korzystając z DLS i złożonych geometrii, jakie technologia druku 3D jest w stanie osiągnąć, zespół był w stanie całkowicie ponownie wyobrazić sobie konstrukcję kolektora dolotowego wtrwały komponent, gotowy do umieszczenia w silniku i optymalizacji osiągów samochodu wyścigowego.

"Centralnym punktem nowego projektu Hornet Racing jest" żarówka "o długości tylko 7 cali, która zastąpiła dwumetrową dyfuzor i duża komora (ponad pół galona) - wyjaśnił Carbon. "Zainspirowani stożkami uderzeniowymi naddźwiękowego silnika odrzutowego, które regulują pobór powietrza w oparciu o kształt, zespół połączył funkcje dyfuzora i przestrzeni, projektując podobny do kolca podział przepływu w strukturze żarówek."

To ostrze pozwala zoptymalizować przepływ powietrza w dyfuzorze, który jest tylko 30% długości tradycyjnego, co pozwala zespołowi pozbyć się tradycyjnej przestrzeni. Dodatkowo ma wzór z wgłębieniami, podobny do piłki golfowej, która wysyła powietrze prosto do kanałów wlotowych bez utraty prędkości. Wydrukowany w 3D kolektor dolotowy został wyprodukowany szybko, bez kosztów narzędzi ani ograniczeń czasowych, i pomaga silnikowi wyścigowemu zwiększyć obroty silnika do pierwotnej prędkości 14 000 obr./min: wzrost wydajności o 43% w porównaniu z tradycyjnym kolektorem dolotowym zespołu.

Struktura kolca nie jest jedyną przewagą zespołu uzyskaną dzięki technologii DLS firmy Carbon. Konsolidując porty wtryskiwaczy paliwa w podstawie prowadnic wlotowych, liczba połączeń spawanych spadła drastycznie, co pomogło zminimalizować turbulencje przepływu i zmaksymalizować wydajność silnika.

Dostosowane rury doprowadzające o średnicy zbieżnej pomogły płynniejszy przepływ powietrza do głowicy cylindrów, co oznacza znacznie bardziej równomierne dostarczanie mocy. Wreszcie, dzięki pracy z węglem, aby opracować bardziej zwartą i prostą konstrukcję, i używając materiału RPU, drukowany kolektor dolotowy w 3D osiągnął 50% redukcję wagi, co poprawia obsługę samochodu wyścigowego.

Jeśli wszystko z tych wyjaśnień nie wystarczy, aby przekonać cię o wielu sposobach, w jakie samochody wyścigowe Hornet Racing czerpały korzyści z technologii DLS firmy Carbon, więc może wyniki ich pracy będą - z 80 zespołów uniwersyteckich z całego świata, zeszłoroczny samochód HR2017 uplasował się na 16 miejscu, dając zespołowi Hornet Racing najlepsze, konkurencyjne osiągnięcie, jakie CSU Sacramento kiedykolwiek osiągnął.