Studenti a moderní 3D technologie při výrobě monopostu formule

Tags: CAD/CAM | Formule | GOM | KUKA | MakerBot | MCAE Systems | Stratasys | Student | Tebis

Tým Formule Student TU Brno Racing brněnského VUT je znám již řadu let. Studenti se podílejí na vývoji a výrobě monopostu pro tuto kategorii, aby s ním změřili své síly v prestižní, mezinárodní soutěži technických univerzit. Společnost MCAE Systems (dále jen MCAE) je proto ráda, že za těch několik let se skoro v každém monopostu vyskytují díly z jejích 3D tiskáren. A to především držáky vstřikování, držáky potenciometrů, prototypové díly pro zkoušku smontování dílů nebo také jako jádra pro výrobu dutých kompozitů a spousta dalších komponent.

Společnost MCAE zapůjčila do dílny těchto studentů stolní 3D tiskárnu MakerBot Z18, na které si sami testují, co společně dokážou vytvořit. Na této tiskárně lze vytvářet prototypy s jemnými detaily i složité modely. Složitější díly se „staví“ přímo v MCAE na profesionálních tiskárnách, především na tiskárně Stratasys Fortus 450mc, jež tiskne i z materiálů, na které jsou kladené přísnější teplotní a odolnostní požadavky. Výrobní zařízení Fortus 450mc dokáže splnit vysoké nároky na rychlost, výkon a přesnou výrobu.
Kromě 3D tiskáren využívá Formule Student i sofistikovanější technologie, jako je CAD/CAM software Tebis nebo obráběcí robot KUKA. Robot KUKA KR 60 HA od MCAE obrobil formy, které byly naprogramovány právě pomocí softwaru Tebis. V těchto formách se následně vyráběly díly z uhlíkových vláken jako kapotáže vozu, sedačka a jiné.
Ve snaze o posouvání hranic možností za pomoci nových technologií i Formule Student dosáhla výrazného milníku. A to při vývoji a konečné výrobě vlastního monokoku z uhlíkových vláken. Obdobný se využívá ve Formuli 1 namísto trubkového rámu. Tento typ rámu s sebou přináší mnoho výhod, jako například zvýšení celé tuhosti a bezpečnosti vozu při současném snížení hmotnosti, což pozitivně ovlivňuje dynamiku celého vozidla a potažmo šance daného vozu na dobré umístění.
Torzní tuhost je jeden z velmi důležitých parametrů vozu. Čím vyšší torzní tuhost, tím lepší jízdní vlastnosti. Hlavním cílem je najít ideální kompromis, protože příliš vysoká tuhost poukazuje na předimenzovanost konstrukce, a tím i vyšší hmotnost vozu.
Návrh probíhá určením ideální hodnoty torzní tuhosti už při návrhu kinematiky vozu. Následuje série FEM (metoda konečných prvků) simulací na geometrii rámu se snahou o docílení požadované hodnoty a úpravy na geometrii nebo skladbě tkanin monokoku. Po dosažení požadovaného výsledku se může začít s výrobou. Simulace počítají s ideálním
modelem a ne vždy korespondují s realitou, zvláště pokud jde o oblast kompozitů, a proto je velice důležité výsledky simulace validovat pomocí měření.
Nyní přichází na řadu fotogrammetrický systém Tritop od společnosti GOM, který umožňuje přesné měření na stovkách bodů s přesným vektorem posunutí při torzním testu. Samotné měření probíhá na přípravku, který se na rameni postupně zatěžuje předem definovanou silou a měří se vektorové odchylky posunutí nalepených bodů v jednotlivých zátěžových stavech vzhledem k referenčnímu stavu. Díky tomu je možné vyhodnotit opravdovou torzní tuhost v celé délce vozu a tyto výsledky využít k přesnějšímu nastavení vozu a kontrole přesnosti simulace.
Fotogrammetrie se dá využít i ke kontrole kvality výroby a přesnosti pomocí porovnání nafoceného referenčního (nezatíženého) stavu jednotlivých bodů vůči CAD modelu a také ke kontrole normálových odchylek na diskrétních bodech.
Všechny uvedené služby i produkty jsou součástí standardní nabídky MCAE Systems. Řešíte-li podobné projekty, nebo si nejste jisti, zda využít 3D technologie, požádejte MCAE o konzultaci