Когда команда Race Up Team Padova взялась за создание радиатора для электрического гоночного автомобиля с нуля, они быстро поняли, что им необходимо изготовить нестандартные компоненты, способные не только выдерживать нагрев гоночной машины и соответствовать стандартам безопасности, но и показывать результаты в студенческом аналоге Формулы-1. Используя 3D-принтер Formlabs Form 4L и инженерные смолы, студенты университета создали нестандартный радиатор, который был на 67% легче предыдущих моделей — и поднялись на пьедестал.
До сезона 2024 года команда Падуанского университета, Team Padova, использовала вторичный радиатор от компании, которая производит радиаторы специально для автомобилей студенческой Формулы. Хотя эти радиаторы являются готовыми к использованию и просты в интеграции, оставалось пространство для улучшений, включая снижение веса при сохранении способности рассеивать все потери мощности в автомобиле.
С помощью 3D-принтера Form 4L, Form Wash, Form Cure и инженерных смол Team Padova создала более легкий радиатор для своего электрического гоночного автомобиля, который занял общее третье место на итальянских соревнованиях FS ATA, проходивших на трассе Варано-де-Мелагари.
Создание радиатора с помощью Form 4L
Поскольку ни один радиатор на рынке не соответствовал потребностям команды, они погрузились в исследования, решив остановиться на конструкции радиатора с овальными трубками и ребрами. Однако полученные массы радиатора не были оснащены входными и выходными коллекторами. Чтобы иметь возможность полностью адаптировать конструкцию в соответствии с их применением и ограничениями, команда обратилась к 3D-печати.
Детали, напечатанные методом моделирования методом наплавления (FDM), сразу же выходили из строя, не выдерживая требуемых температур. Затем команда обратилась к стереолитографической (SLA) 3D-печати, выбрав High Temp Resin и Form 4L.
«После тщательной оценки, тестирования и нескольких итераций прототипов мы выбрали смолу Formlabs High Temp Resin, способную выдерживать как тепловые нагрузки, так и механические требования применения».
Race Up Team Padova
3D-печать системы охлаждения с помощью High Temp Resin
Система охлаждения разделена на два отдельных контура: водяной контур и воздушный контур. Детали в водяном контуре должны выдерживать рабочие температуры, близкие к 80 °C. Из-за этого была выбрана смола Formlabs High Temp Resin, поскольку она имеет температуру тепловой деформации (HDT) 238 °C при 0,45 МПа — самую высокую среди смол Formlabs.
High Temp Resin использовалась для 3D-печати:
- Нестандартного впускного патрубка, соединяющего центробежный насос с трубой без создания перепада давления.
- Нестандартных деталей и вентиляторов для полностью нестандартного радиатора.
- Вихревого бачка — полностью самостоятельно спроектированной системы, необходимой для удаления воздуха. Как следует из названия, он работает, создавая вихрь, который отделяет и удаляет пузырьки воздуха из жидкости, обеспечивая правильную работу контура.
Большой объем печати Form 4L означал, что команда могла напечатать две пластины и два коллектора за один цикл, фактически производя радиатор за одну печать. После постобработки деталей в Form Wash и Form Cure и шлифовки мест соединения команда собрала детали с помощью клея Loctite EA 9497.
По сравнению с радиатором прошлого года, команде удалось сбросить примерно 1200 г, что составляет примерно 67% снижение веса для каждого радиатора. Учитывая, что вся система охлаждения состоит из двух радиаторов, им удалось сэкономить 2,4 кг.
«Получить такой положительный результат, позволивший нам снизить вес, стало возможным только благодаря вкладу Formlabs».
Race Up Team Padova
3D-печать контура воздушного охлаждения с помощью Flame Retardant Resin
Контур воздушного охлаждения представляет собой разомкнутый цикл, который забирает воздух из центральной области автомобиля для охлаждения аккумулятора, а затем выбрасывает воздух сзади. Воздух охлаждает каждую отдельную ячейку аккумулятора через небольшие язычки, которые передают тепло от ячейки к воздушному потоку. Эта система имеет особые требования безопасности в соответствии с правилами Formula SAE: элементы, контактирующие с аккумуляторным блоком, должны быть изготовлены из огнезащитных материалов класса UL-94 V-0. Чтобы соответствовать этим требованиям, Race Up Padova выбрала Flame Retardant Resin для изготовления деталей.
Flame Retardant Resin — это специализированный материал с сертификатом UL 94 Blue Card, предназначенный для создания самозатухающих и не содержащих галогенов деталей с благоприятными показателями по горючести, дымообразованию и токсичности (FST). Эти свойства позволяют печатать на 3D-принтере детали, работающие в средах с высокими температурами или источниками воспламенения, например, рядом с аккумуляторной системой.
Инновации и итерации в образовании
«Без Formlabs такие инновации были бы невозможны в том виде, в каком они были: быстрые, надежные и точные».
Race Up Team Padova
В дополнение к High Temp Resin и Flame Retardant Resin, Team Padova использует Rigid 10K Resin для изготовления пресс-форм для ламинирования углеволокна и Clear Resin для тестирования и проверки правильного поведения жидкости. Form 4L отличается гибкостью, быстрой и легкой сменой материалов, что дает команде доступ ко всему ассортименту смол Formlabs, позволяя выбирать оптимальный материал для каждого применения.
Хотя автомобиль Team Padua занял третье место на соревнованиях FS ATA, они уже ищут улучшения для следующей итерации, включая добавление ребер к деталям для прочности, оптимизацию гидродинамики и снижение лобового сопротивления. Один из основных инструментов, которые они будут использовать, это Form 4L и смолы Formlabs.
О нашей компании
TITAN 3D - поставщик и системный интегратор оборудования для 3D-сканирования, 3D-печати и автоматизированного контроля в промышленности, машиностроении, медицине.
Готовы ответить на все Ваши вопросы, проконсультировать по оборудованию, и подобрать лучшее оборудование для решения Ваших задач.
Каталог 3D-принтеров мировых производителей - проработку технологии, подбор оборудования, внедрение, пусконаладку и обучение берем на себя!
+7 (952) 243-77-75 I 01@titan-3d.ru I www.titan-3d.ru