Sinh viên xây dựng xe đua công thức SAE nhẹ hơn, nhanh hơn với in 3D

Sinh viên xây dựng xe đua công thức SAE nhẹ hơn, nhanh hơn với in 3D

Có gì trong hộp công cụ của bạn? Đối với Cyclone Racing, một đội đua ô tô từ Đại học bang Iowa (ISU), đó là in 3D. Những sinh viên này đang khám phá những lợi ích của việc sản xuất phụ gia trong khi vui vẻ cạnh tranh trong cuộc thi xe công thức quốc tế nổi tiếng của Hiệp hội kỹ sư ô tô (SAE) .

Trong cuộc thi Công thức SAE, học sinh được hướng dẫn thiết kế, xây dựng và sau đó kiểm tra trường đua xe mở của mình, sau đó sẽ được đua với các đội trường đại học khác. Các đối thủ cạnh tranh của sinh viên ISU đang đẩy các giới hạn của đua xe đại học bằng cách làm cho quá trình sản xuất đơn giản hơn rất nhiều. Năm nay, điều đó có nghĩa là nhóm Iowa đã tạo ra Cyclone tốt nhất của họ - CR-21 - sử dụng thiết kế để in 3D.

Thiết kế in 3D tối đa hóa luồng không khí

Việc nạp là rất quan trọng, bởi vì để động cơ tạo ra nhiều mã lực hơn, nó cần luồng không khí trơn tru và nhất quán. Khi tốc độ của xe và vòng quay mỗi phút của động cơ tăng lên, điều này trở nên khó bảo trì hơn. Hình dạng bên trong của đầu vào được in 3D cho phép nó bao gồm một bức tường bên trong nhẵn và dốc dần, làm cho luồng không khí mịn hơn nhiều so với khi đầu vào được tạo ra bằng các phương tiện thông thường hơn.

In 3D đầu vào đã tiết kiệm cho sinh viên rất nhiều thời gian khi nói đến quy trình sản xuất. Cổng nạp, được kết nối với cửa hút, lấy tất cả không khí chảy qua động cơ. Trước khi có thể truy cập in 3D cho đội đua Cyclone của bang Iowa, đầu vào bao gồm nhiều bộ phận bằng nhôm phải được quay, xay, cắt và hàn lại với nhau.

Trong quá trình thiết kế đầu vào và đúc cánh, nhóm nghiên cứu đã áp dụng FEA (Phân tích phần tử hữu hạn) để mô phỏng các lực và ứng suất được áp dụng cho một phần trong quá trình hoạt động bình thường. Điều này giúp họ xác định nơi có thể thêm hoặc xóa vật liệu khỏi thiết kế. In 3D giúp dễ dàng thay đổi mật độ và độ dày của vật liệu trong hình dạng của từng bộ phận để đảm bảo bộ phận đó vừa mạnh vừa nhẹ, mà không làm tăng thêm độ phức tạp cho quy trình sản xuất.

Ngoài cửa hút, bảng táp-lô và gót chân được in 3D. Nếu chúng được tạo ra bằng các kỹ thuật sản xuất thông thường, việc phát triển sẽ tốn thời gian và tốn kém hơn. Chúng cũng có thể được sản xuất bằng khuôn hoặc công cụ in 3D, nhưng in 3D các bộ phận cuối cùng trực tiếp nhanh hơn và kinh tế hơn. Các sinh viên đã sử dụng vật liệu ABS mạnh mẽ nhưng giá cả phải chăng cho các bộ phận này.

In 3D đã cho phép nhóm Cyclone làm gì mà trước đây họ không thể làm được?

Tạo một chiếc xe nhẹ hơn, nhanh hơn và ít phức tạp hơn

Làm cho bức tường của xe mỏng hơn, giảm trọng lượng

Lắp ráp ít thành phần riêng lẻ hơn, tiết kiệm thời gian và xây dựng các bộ phận mạnh hơn

Tăng hiệu suất bằng cách sản xuất hình học nội bộ phức tạp theo cách không công nghệ nào khác cho phép

Tóm lại, in 3D cho phép nhóm chế tạo một chiếc xe tốt hơn, nhẹ hơn và quan trọng nhất là nhanh hơn, giúp họ có thời gian tập trung vào những thứ quan trọng khác, như có nhiều thời gian hơn để kiểm tra CR-21.  

Share: