Zespół TUfast korzysta z metalowego druku 3D, aby poprawić geometrię chłodniczą swojej wyjątkowej obudowy samochodów wyścigowych o 20%

Każdego roku zespoły studenckie rywalizujące w formule Formula SAE i Formula Student są oceniane pod względem przyspieszenia, kosztów i analizy produkcji, projektowania, sprawności elektrycznej i wytrzymałości swoich samochodów. Poprzez swoje badania studenci pomagają również kształtować przyszłość pojazdów elektrycznych. Zespół TUfast (który jest najlepszym imieniem w historii) został założony jako inicjatywa studencka w 2002 roku, a obecnie ma ponad 70 członków podzielonych na wiele obszarów.

Działają większość małych silników o dużej mocy znajdujących się w piastach kół samochodu w wysokich temperaturach, które uszkadzają nie tylko silnik, ale i wynik drużyny. W tym roku firma TUfast poprawiła geometrię chłodzenia unikalnej obudowy samochodu w piaście koła o prawie 20% dzięki zastosowaniu metalowego druku 3D, dzięki czemu jest wystarczająco mała, aby zmieścić.

"Rezultatem jest znacznie lepszy transfer ciepła w porównaniu do ubiegłorocznej koncepcji przy równomiernym rozkładzie temperatury na powierzchni i dalszej redukcji ciężaru całego zestawu napędowego piasty koła ", powiedział firmie 3DPrint.com Susanne Trautmann, dyrektor ds. globalnego marketingu w GKN Sinter Metals Engineering GmbH.

Członek zespołu Marco Tönjes, który jest odpowiedzialny za silnik elektryczny zespołu i jego komponenty, wyjaśnił na blogu GKN Sinter Metals, że TUfast zdecydował się na współpracę z dodatkową stroną GKN Powder Metallurgy, ponieważ firma jest dobrze znana na rynku za swoją wiedzę.

"Pomogli nam w dalszej optymalizacji obudowy: początkowo chcieliśmy wdrożyć adapter do połączeń chłodzenia jako integralną część z obudową" - powiedział Tönjes. "Jednak inżynierowie GKN mieli inne podejście. Zasugerowali, że powinniśmy oddzielić obudowę od adaptera, ponieważ znacznie zmniejsza to konstrukcję nośną wymaganą do produkcji. Adapter, który jest również spiekany laserowo przez firmę dodatków GKN Powder Metallurgy, jest teraz przykręcony do obudowy za pomocą dwóch śrub. "

Używając tak mało materiału, jak to możliwe, ciężar części może być zmniejszone, wraz z czasem produkcji i stratami materiałowymi. Metalowy nadruk 3D pozwolił TUfast zmniejszyć całkowitą masę pakietu kół o około 0,6 kg.

W poprzednich latach zespół używał prostego toczonego elementu do swojego silnika elektrycznego; w ubiegłym roku nie poszło tak dobrze. Ale teraz ich "chłodzenie jest zasadniczo inne", dlatego zdecydowali się użyć druku 3D do jego produkcji.

"Aby poprawić wydajność chłodzenia, zaprojektowaliśmy nowykoncepcja o zintegrowanej strukturze. Struktura składa się z wewnętrznego kanału chłodzącego ze specjalną zoptymalizowaną konstrukcją szpilkową. Kanał chłodzący jest bezpośrednio zintegrowany z obudową, w której stojan jest odlewany "- powiedział Tönjes.

" Wytwarzanie tej konstrukcji z jej - pomimo wlotu i wylotu - zamkniętą konstrukcją płaszcza, nie jest możliwe do zrealizowania z konwencjonalnymi metodami. Produkcja addytywna, a dokładniej spiekanie laserowe, jest jedynym procesem, który umożliwia produkcję tego komponentu. "

Tönjes wyjaśnił, że wiele innych zespołów kupuje swoje silniki, a Team TUfast woli budować własne.

"Silnik elektryczny zwykle nie jest częścią podwozia, ale tutaj jest, ponieważ ma napęd na piaście koła. A ponieważ ma napęd na piaście koła, ma wiele interfejsów do podwozia ", powiedział Tönjes.

" Piasta koła napędu na wszystkie koła tegorocznego pojazdu łączy w sobie różne elementy napędu, a jego funkcje są zintegrowane w kompaktowej i lekkiej konstrukcji zoptymalizowanej dla najmniejszej przestrzeni. Obok topologii zoptymalizowanej w pionie, skrzynia biegów i układ hamulcowy to silnik elektryczny. Laserowo spiekany aluminiowy korpus z nową zintegrowaną strukturą chłodzącą stanowi centralny element układu napędowego

"Obudowa, opracowana we współpracy z działalnością dodatków GKN Powder Metallurgy, została zaprojektowana przez nas."

Wyniki nowej wydrukowanej obudowy 3D TUfast mówią same za siebie. Oprócz zwiększenia wydajności i przewodnictwa cieplnego układu chłodzenia o prawie 20%, obciążenia szczytowe są również szybko schładzane.

"Różnica między naszą poprzednią i najnowszą strukturą polega na tym, że nowa geometria chłodzenia prowadzi do zwiększonego przewodzenia ciepła o 2% przy takim samym przepływie masowym. Zmniejszony spadek ciśnienia w całym układzie chłodzenia elektrycznego samochodu z napędem na cztery koła prowadzi do zwiększenia całkowitego przepływu masy o 31% procent.

Zapytani, czy TUfast użyje więcej elementów drukowanych w 3D W następnym sezonie Tönjes odpowiedział stanowczym "Absolutnie!"

"W porównaniu do normalnego sektora motoryzacyjnego, metalowy druk 3D jest szczególnie wszechstronny w wyścigach" - powiedział Tönjes. "Szczególnie w przypadku małych ilości jest to fascynująca technologia. Możesz zrobić wszystko bez potrzeby używania formy lub narzędzia.

"Geometria, którą można zrealizować, znacznie różni się od konwencjonalnych procesów produkcyjnych. To właśnie sprawia, że ​​3Ddrukowanie tak interesujące dla nas jako inżynierów: możemy wdrażać bardziej innowacyjne pomysły. "

Elektryczny samochód wyścigowy Team TUfast, wraz z obudową z nadrukiem 3D, będzie walczył w swoim pierwszym wyścigu w przyszłym miesiącu na Silverstone w Formule Student w Wielkiej Brytanii, w tym sezonie kolejne dwa wyścigi w Hockenheim i Barcelonie.