Come la stampa 3D ha aiutato un team di Formula SAE a migliorare le prestazioni
CRP USA e UVic Formula Racing hanno collaborato nel corso degli anni per creare molte parti funzionali utilizzando materiali compositi riempiti con fibra di carbonio e sinterizzazione laser come processo di produzione. Questi componenti si distinguono per versatilità, proprietà meccaniche e durata. La versatilità e le proprietà meccaniche dei componenti funzionali realizzati con i materiali Windform sono ben riconosciute da specialisti e addetti ai lavori. Uno degli ultimi esempi arriva dal mondo della Formula SAE.
Luke Wooldridge, Powertrain Lead di UVic Formula Racing presso l’Università di Victoria, ha dichiarato: “Come ogni anno, i giudici del settore della competizione erano molto interessati alle parti che CRP USA ha stampato in 3D per la nostra auto da corsa”.
La partnership tra CRP USA e UVic Formula Racing va avanti ormai da tempo e ha visto la realizzazione e l’allestimento di diversi componenti, tra cui il volante ed elementi del sistema di lubrificazione del motore, divenuti parte integrante della vettura. Facciamo un tuffo in profondità in queste parti.
Contenitori per la raccolta di olio e acqua e altro ancora
Il team ha progettato nuovi contenitori per la raccolta dell’olio e dell’acqua che si integravano meglio con l’imballaggio del telaio. Questi componenti sono stati realizzati in Windform SP, uno dei materiali compositi riempiti con fibra di carbonio della gamma Windform per la stampa 3D professionale.
Il Windform SP ha resistito particolarmente bene al calore elevato dell’olio e del liquido refrigerante traboccanti. Luke Wooldridge ha dichiarato: “Non è stato notato alcun danno significativo su nessuno dei moduli, con la temperatura dell’acqua di raffreddamento che ha raggiunto i ~125°C e l’olio che ha raggiunto i ~150°C”.
Quest’anno il team ha realizzato un nuovo frontalino per il volante, da utilizzare con interruttori di controllo del conducente migliorati. La parte è stata realizzata utilizzando Windform XT 2.0, un altro composito caricato con fibra di carbonio della gamma Windform.
Luke Wooldridge ha aggiunto: “Windform XT 2.0 ha fornito una parte rifinita meglio poiché nessuna delle stampe interne che abbiamo realizzato poteva fornire la resistenza al calore, agli urti e alla luce solare diretta necessaria per la parte.”
Parti stampate in 3D degli anni precedenti
Continuando con il sistema di propulsione dell’auto, negli ultimi anni CRP USA ha aiutato il team UVic a sviluppare una serie di iterazioni della coppa dell’olio, ciascuna realizzata in Windform SP grazie alla sua resistenza agli urti e alle alte temperature.
“La flessibilità nel processo di produzione ci ha permesso di progettare una riduzione dell’altezza complessiva della coppa dell’olio e di incorporare caratteristiche anti-sloshing come gli sportelli deflettori unidirezionali direttamente nella stampa”, ha affermato Wooldridge.
La riduzione dell’altezza complessiva consente al team di abbassare la posizione del motore nel telaio, abbassando la distribuzione del peso della vettura e migliorando le prestazioni dinamiche in pista. Inoltre, CRP USA ha anche stampato in 3D una presa dell’olio personalizzata da abbinare al design della coppa dell’olio, ancora una volta realizzata in Windform SP.
Per quanto riguarda il volante, Luke Wooldridge ha dichiarato: “Nel nostro sistema di controlli, CRP USA ci ha aiutato moltissimo con il volante, ed è diventato un elemento centrale della nostra vettura, soprattutto nelle vetrine in cui possiamo passare attorno al volante e dare una mano a tutti sull’esperienza”.
Il corpo principale del volante è in Windform XT 2.0, mentre le impugnature sono state realizzate in Windform RL, l’elastomero termoplastico della gamma di materiali Windform.
Il sistema aerodinamico di UVic Formula Racing utilizza inserti dell’ala anteriore stampati in Windform XT 2.0. Questi inserti fungono da transizione dall’elemento centrale dell’ala ai due esterni e forniscono anche i punti di attacco dell’ala anteriore al telaio.
L’aspirazione gestita dal team UVic è stata prodotta tramite CRP USA da Windform XT 2.0 nel 2019. Da allora l’aspirazione ha retto incredibilmente bene, durando 4 stagioni per il team.
Luke aggiunge: “Durante la nostra competizione, la temperatura del blocco motore ha raggiunto i 125 C e non abbiamo riscontrato deformazioni sulla superficie di accoppiamento tra la testata e l’aspirazione. Questa stabilità termica è fondamentale per l’affidabilità della nostra vettura poiché qualsiasi deformazione su questa superficie potrebbe portare a una catastrofica perdita di aspirazione che ci metterebbe fuori gara”.
Il team UVic Formula Racing ha recentemente ridisegnato l’aspirazione per renderla più grande e avere una geometria più ottimizzata per il flusso d’aria nel motore. Questa nuova presa è stata realizzata nuovamente con il composito Windform XT 2.0.
Discutendo alcune delle caratteristiche ingegneristiche del nuovo design di aspirazione, Luke ha affermato: “Grazie alle capacità produttive di CRP USA, siamo stati in grado di aumentare drasticamente le dimensioni complessive, da un volume di 1,41 litri a 4,24 litri, pur mantenendo la stampa risoluzione necessaria per stampare le superfici di tenuta e il montaggio del sensore direttamente nella nostra presa senza la necessità di post-lavorazione. L’aspirazione più grande ci ha permesso di passare dai canali di aspirazione piegati a quelli dritti, migliorando del 100% l’efficienza simulata del nostro flusso d’aria.”
Il team prevede di rendere operativa la nuova assunzione nelle prossime settimane.
Luke Wooldridge ha sottolineato: “La durata di tutti i componenti stampati in 3D da CRP USA è incredibile. In tutta onestà, chiediamo molto a queste parti quando siamo in pista e continuano a fornire risultati. Ad esempio, quest’anno, durante i test, abbiamo colpito un cono stradale abbastanza forte da tranciare la vite che fissa l’ala anteriore al telaio e piegare il nostro braccio di montaggio in alluminio senza danneggiare l’inserto dell’ala in Windform XT 2.0 fissato sull’altro lato.”
