Разработчик материалов для аддитивного производства Uniformity Labs напечатал на 3D-принтере каркас безопасности для гоночного автомобиля на солнечной энергии, используя порошок алюминиевого сплава AlSi10Mg со сверхнизкой пористостью.
Напечатанный на собственной машине SLM Solutions SLM 280 2.0 каркас безопасности будет использоваться в предстоящем Bridgestone World Solar Challenge, гонке на 3000 км, в которой автомобили на солнечной энергии преодолеют в австралийской глубинке.
Улучшенный с использованием методов оптимизации топологии, каркас безопасности был сделан прочным и легким для максимальной производительности.
«Это отличный пример того, как наши инновации могут значительно улучшить конструкцию деталей с использованием наших передовых порошков и современных технологий AM», - сказал Адам Хопкинс, основатель и генеральный директор Uniformity Labs. «Сверхнизкая пористость AlSi10Mg и процессы печати позволили команде разработчиков автомобилей создать лучшую деталь быстро, дешево и оптимизировано с учетом необходимых параметров веса и безопасности».
Каркасы безопасности - это специально разработанные рамы, которые повышают безопасность гоночных автомобилей. Они устанавливаются, чтобы защитить водителя (и пассажиров) от травм в случае аварии, особенно той, которая связана с опрокидыванием автомобиля. Таким образом, крайне важно, чтобы каркасные каркасы могли выдерживать высокие нагрузки без изгиба, что требует использования высокопрочных материалов.
Каркас, напечатанный на 3D-принтере, был создан с помощью AlSi10Mg от Uniformity Labs, упрочняющегося при старении алюминиевого сплава с превосходной твердостью, прочностью и ударной вязкостью. Хотя AlSi10Mg традиционно используется в качестве литейного сплава, он также широко используется в аддитивном производстве из-за его коррозионной стойкости и высокого отношения прочности к весу, что делает его отличным выбором для тонкостенных деталей и деталей сложной геометрии.
Напечатанный на SLM 280 2.0, порошковый сплав может достигать плотности детали до 99,9%, предела прочности на разрыв до 438 МПа и предела текучести до 291 МПа.
Uniformity Labs решила напечатать каркас с толщиной слоя 30 микрон, так как это обеспечило высококачественную отделку поверхности детали. Поскольку AlSi10Mg продается как высокопроизводительный материал, сборка была завершена на высоких скоростях, примерно так же быстро, как печать сравнимой толщины слоя 60 микрон.
Стоимость и характеристики материалов были ключевыми факторами успеха проекта, поэтому команда инженеров, стоящая за автомобилем, использовала оптимизацию топологии при проектировании каркаса безопасности. Рассчитав ожидаемые нагрузки на каркас, они смогли генеративно спроектировать геометрию, которая хорошо подходила для работы с ними, удаляя в процессе все ненужные материалы для получения легкой, прочной и рентабельной конструкции.
Uniformity Labs также считает, что этот проект продемонстрировал преимущества алюминиевого сплава, когда речь идет о продвижении экологически чистой мобильности в будущем. Компания утверждает, что для ускорения перехода к более чистым и безопасным мобильным системам потребуются прочные и легкие детали, а такие материалы, как AlSi10Mg, сделают это возможным.
«Легко увидеть, как используемые процессы и преимущества производства каркасов безопасности могут применяться к созданию сложных деталей для использования в основных отраслях промышленности, таких как авиация, автомобилестроение и бытовая электроника», - продолжил Хопкинс. «Вот в чем суть наших технологий».
Компании, работающие в области автоспорта, стали свидетелями значительного внедрения 3D-печати за последние несколько лет. Например, команда Kawasaki Puccetti Racing недавно интегрировала 3D-сканирование и 3D-печать в свои повседневные рабочие процессы, показав, что она использовала аддитивное производство, чтобы выиграть чемпионат мира по супербайку в Италии в 2019 году. Команда использовала 3D-сканер RangeVision для сканирования гоночный мотоцикл Kawasaki и оптимизировал обтекатель 3D-модели с помощью алгоритмов аэродинамического моделирования.
Совсем недавно команда Alfa Romeo Racing ORLEN Formula One объединилась с AM Solutions, итальянской дочерней компанией Rösler Group, занимающейся 3D-печатью, для поддержки постобработки компонентов гоночных автомобилей, напечатанных на 3D-принтере. Приобретя три системы S1 у AM Solutions, Alfa Romeo смогла развернуть частичную и полностью автоматизированную постобработку полимерных и металлических деталей, напечатанных на 3D-принтере, для «всех технологий 3D-печати».