Nelle corse, ogni millisecondo conta per essere il primo a tagliare il traguardo. Il Delta Racing Team dell’Università di Scienze Applicate di Mannheim ottimizza quindi la propria auto da corsa per la Formula Student Electric ogni anno. Il più grande miglioramento del telaio quest’anno è il passaggio della tecnologia di produzione ai portaruota prodotti in modo additivo e i vantaggi che ne derivano. I metodi di calcolo numerico più accurati, un design ottimizzato per topologia e produzione, nonché la stampa del componente in alluminio su EP-M250Pro di EPLUS 3D, possono ottenere un risparmio di peso di oltre il 50% e quindi uno straordinario aumento delle prestazioni del vettura intera rispetto al precedente componente fresato a CNC.
Nelle corse, il peso del veicolo gioca un ruolo decisivo nelle prestazioni e nel comportamento di guida. Il portaruota è l’elemento centrale per l’assorbimento e la trasmissione delle forze. Con l’aiuto dei processi di produzione additiva, sono state create nuove possibilità di forma e libertà di design. Lo sviluppo si basa su analisi assistite da computer. Qui vengono utilizzati strumenti come l’ottimizzazione della topologia della struttura mediante il metodo degli elementi finiti (FEM). Questi software analizzano i carichi predominanti del componente e calcolano una geometria del componente ottimizzata. Queste informazioni vengono incorporate nel processo di progettazione. Ciò consente di confrontare diversi processi di produzione ed evitare costose modifiche alle parti.
L’obiettivo dell’ottimizzazione della topologia è quello di ottenere il rendimento medio con una riduzione di massa più definita. Al software verrà infine assegnato il livello di restrizione di riempimento, che descrive il rapporto tra la massa in uscita e la massa target nel volume di progetto. Il rendimento medio è formato da un totale di 18 casi di carico e dalla loro rispettiva importanza, nonché da un fattore di sicurezza. Con l’aiuto del risolutore “OptiStruct” la soluzione ottimale viene calcolata e ulteriormente perfezionata su diverse iterazioni.
Al fine di garantire una produzione regolare dei componenti, vengono eseguite diverse ottimizzazioni per garantire la producibilità del componente ottimizzato per la topologia. Questi sono sviluppati in un progetto insieme ai partecipanti della Delta Racing eV, lo specialista della lavorazione meccanica Klaeger Präzision GmbH & Co. KG e con il team di consulenza di Eplus3D.
Come primo prototipo rapido e come esempio touch and feel e per la discussione con tutte le parti interessate, un portaruota in PLA viene stampato in 3D utilizzando il processo FFF.
L’ordine di produzione dei componenti viene quindi definito come segue: Le parti vengono prodotte in modo additivo su una stampante EP-M250Pro MPBF (Metal Powder Bed Fusion). Successivamente, il componente e la piattaforma di costruzione vengono ricotti in un forno a vuoto per ridurre le sollecitazioni all’interno delle parti. Con l’aiuto di una macchina per elettroerosione, il componente viene separato dalla piattaforma di costruzione e le strutture di supporto vengono rimosse. Segue la sabbiatura della superficie e la lavorazione delle aree funzionali su una fresatrice CNC a 5 assi prima che venga eseguito il controllo di qualità.
Riepilogo:
Adottando un approccio di produzione additiva e ottimizzazione della topologia, i nuovi portaruota rappresentano un’altra pietra miliare nello sviluppo delle auto da corsa di Delta Racing. Nella pre-stagione sono stati installati portaruota fresati CNC. Con il design bionico è stato possibile sfruttare il potenziale della costruzione leggera e ridurre del 50% il peso del portaruota dell’anno precedente. I nuovi portaruote pesano quindi circa 550 grammi per pezzo. Tutte le masse attorno alla ruota appartengono alle masse non sospese, che agiscono direttamente sul veicolo e non sono ritardate dalle molle e dagli ammortizzatori. Le masse non sospese hanno quindi un fattore 7 rispetto alla massa totale in movimento. La drastica riduzione delle masse non sospese rende quindi il comportamento di guida notevolmente più agile e sensibilmente più maneggevole.
Senza dubbio, la produzione additiva svolgerà un ruolo molto più importante in futuro, Eplus 3D sta sviluppando tecnologie di stampa diretta, produzione in batch di parti personalizzate e produzione di parti più grandi in una gamma più ampia di applicazioni.
