3D tisk


3D tisk je jednou z velmi progresivních technologií. Ve spolupráci s firmou MCAE Systems a Misan se nám naskytla možnost ji využít a to hned dvěma různými způsoby.

Poprvé jsme zvolili tisk z plastu na jádra uhlíkových disků. Běžně by bylo nutné nechat jádra vyfrézovat na CNC stroji ze speciální a velmi drahé pěny, nám se ovšem podařilo tento proces obejít a společně s firmou MCAE System přijít na jednodušší řešení, vytisknout si ho. Velkou výhodou 3D tisku je možnost variabilní struktury dílu. Střed jádra má kvůli přenosu zatížení plnou strukturu, zbytek součásti je tvořen voštinovou šestiúhelníkovou strukturou.

Dalším velkým přínosem a zjednodušením výrobního procesu bylo vytištění částí modelů formy. Nejprve vyhotovené modely se zaformovaly a výsledná forma se pak odlila z hliníku.

Z tisknutého plastu byl zhotoven také tunel pro přívod vzduchu k chladiči motoru. To nám ušetřilo spoustu práce, neboť v minulosti používaný tunel z uhlíkových vláken vyžadoval vyrobení formy a následně laminaci samotného tunelu. Velkou výhodou je také možnost výběru různého typu plastu. Na jádra disků se použil speciální Ultem, zatímco na tunel stačil ABS plast.

Podruhé jsme zvolili laserové sintrování na pádla řazení, běžně nazývané jako 3D tisk kovu. Jelikož metoda sintrování je vhodná pro prostorově náročné součásti, které není možné vyrobit s použitím konvenčních technologii, rozhodlo se součást navrhnout s využitím topologické optimalizace tvaru. Pro tento účel byl ohraničen prostor pro pádlo tak aby pádlo ve všech stavech nekolidovalo s dalšími součástí na voze. Následně byla zvolena pozice oproti volantu tak, aby řidič mohl pohodlně dosáhnout na pádla během řízení formule. Maximální síla, kterou je schopen člověk vyvinout při zmačknutí takového pádla, byla změřená experimentálně u všech našich řidičů. Navržený model byl převeden do prostředí programu Hyperworks. V souladu s uchycením pádel ve formuli byly definovány okrajové podmínky potřebné pro optimalizační smyčku. Následně proběhla topologická optimalizace pomocí řešiče OptiStruct.

Optimalizace probíhala se dvěma podmínkami

• Celkové napěti vzniklé při zatížení nesmělo přesáhnout 100 MPa

• Podmínka minimální hmotnost

Ideální tvar součásti byl nalezen po 46 iteracích. Během každé iterace optimalizační program odebíral materiál v nejméně namáhaných místech. Následně po každé iteraci proběhl MKP výpočet namáhání součásti a smyčka se opakovala znova. Finální tvar byl převeden do prostředí CAD a dále byl poslán do výroby. Výsledná páčka má hmotnost 11g, což je malý rozdíl oproti plastové variantě, přitom s použitím sintrování se povedlo navrhnout tuhé pádla a s dostatečnou pevnosti, což bylo prokázáno na testování a na závodech, kde formule absolvovala již celkem 500km.