Dieser gesund aussehende Workshop gehört zum TU Delft Formula Student Team, einem der erfolgreichsten Teams in der Geschichte des Sports. Formula Student ist ein Ingenieurwettbewerb für Studenten, der jährlich in Großbritannien stattfindet. Studenten entwerfen, bauen, testen und fahren akleiner Formel-Rennwagen. Er zieht Teams von den besten technischen Universitäten der Welt an. Zu den Richtern gehören häufig Ex-Teammitglieder führender Formel-1-Teams.
Im Westen der Niederlande liegt eine Stadt namens Delft, die vor allem für zwei Dinge berühmt ist: ihre handbemalte blau-weiße Keramik und ihre erstklassige technische Universität. Die Universität wurde 1842 vom niederländischen König Wilhelm II. GegründetEinige der weltweit führenden Ingenieure auf verschiedenen Gebieten. Zu diesen Wissenschaftlern gehören der Astronaut Lodewijk van den Berg und der frühere MIT-Dekan N. John Habraken.
Die drei Erfolgsfaktoren Team, Aufgabe und Optimierbarkeit
Delfts Formula Student-Team hat in den letzten Jahren große Erfolge erzielt und zwei der letzten drei Formula Student-Rennen gewonnen. 2014 und 2015 haben sie auf der renommierten Silverstone-Rennstrecke die Krone übernommen und sind damit das dritt erfolgreichste Team in der Formel gewordenStudentengeschichte. Chefingenieur Jonas verdankt ihren Erfolg der Kenntnis der spezifischen Rolle im Team :
"Ich bin verantwortlich für das Top-Level-Konzept des Autos und stelle sicher, dass jeder Teil des Autos zum Kernziel passt, nämlich effiziente Bewegung."
Mit Werkzeugen wie Drehmaschine, Mühle, Kohlefaserlaminator und 3D-Druck erledigt das Delfter Team die Aufgabe, in nur neun Monaten einen kompletten Rennwagen im Formel-Stil zu bauen. Der Schlüssel zum Erfolg in so kurzer Zeit liegt in der schnellen EntwicklungWenn Herausforderungen auftreten, können die Dinge optimiert und geändert werden, ohne den gesamten Prozess neu zu starten. Hier ist der 3D-Druck von entscheidender Bedeutung.
Alles beginnt mit einem Rad
Die erste Anwendung des 3D-Drucks, die von Delft verwendet wird, liegt im Lenkrad des Teams. Es wurde nicht nur mit 3D-Druck als Prototyp erstellt, sondern auch für die Endteilproduktion. Mehrere Fahrer im Team bedeuteten, dass sie während der Fahrt jeweils individuelle Vorlieben haben.
Der größte Berührungspunkt im Auto für Fahrer ist ein Lenkrad, was es für die Designer zu einem heißen Thema macht, wie es sich anfühlen, greifen und funktionieren soll. Der beste Weg, um das ständige Hin und Her zwischen dem Auto zu lösenDas Designteam und die Fahrer sollten den FDM-3D-Druck verwenden. Auf dieser erschwinglichen und schnellen Route konnten die Fahrer genau angeben, was sie wollten, ohne angesichts der kurzen Zeitspanne von neun Monaten große Kosten und Verzögerungen zu verursachen.
Sie nutzten das 3D Hubs Student Program, ein Netzwerk von 3D-Druckdiensten in über 100 Ländern, und erhielten eine kurze Bearbeitungszeit zu reduzierten Kosten.
Beim Fused Deposition Modeling FDM wird eine Kunststoffrolle durch eine beheizte Düse extrudiert, die die Kunststoff-Gebäudeschichten schmilzt. Anschließend kühlt sie ab und verfestigt sich.
Jonas sagte: "Ein 3D-Drucker kümmert sich nicht so sehr um diese Geometrieeinschränkungen. Dies bedeutete, dass wir iterieren und testen, iterieren und testen konnten, ohne uns um die Kosten oder Verzögerungen sorgen zu müssen."
Der Prozess der Erstellung des Lenkrads begann mit einem sehr rudimentären lasergeschnittenen Stück Holz, auf dem Ton gestapelt war. Die Fahrer drückten dann mit Fahrhandschuhen auf das Rad, um einen groben Umriss zu erstellen, und scannten 3D in die ModellierungssoftwareWährend des Modellierungsprozesses wollte sie ein Lenkrad beschichten, das keine Stützen benötigte, damit es in kurzer Zeit gedruckt werden konnte. Diese Iterationen konnten ausgegeben werden, wenn die Fahrer sie testeten.
Die drei Fahrer, die das Rad testeten, verwendeten es sehr unterschiedlich - einige mit Untergriff, andere mit Übergriff und. Ein etwas unangenehmes Problem für das Designteam zu schaffen, bedeutete, die Fahrer bei Laune zu halten. Die endgültige Produktion optimierte den Handgriff an allen SeitenUnabhängig davon, welcher Fahrer am Steuer saß, würde die Lenkung ihren Bedürfnissen entsprechen. Jonas erwähnte :
"Das Lenkrad ist eng und muss mit viel Kraft umgehen können. Der Fahrer muss in der Lage sein, sich wirklich in die Form zu graben und Kraft um die Ecken auszuüben. Es ist stark und hat einen guten Griff, um Vertrauen zu schaffenin den Treibern. "
Die komplexe Klammer
Ein weniger sichtbarer Teil des Autos nutzte auch die Vorteile des 3D-Drucks, jedoch aus einem ganz anderen Grund als Preis oder Geschwindigkeit. Der 3D-Metalldruck, eine in der Automobilindustrie bekanntere Technologie, wurde verwendet, um eine integrierte Halterung zu erstellen, die verbunden wurdedie Lenkstange des Innenrads zur Vorderseite des Fahrzeugs.
Das Team hat dieses Teil aus Titan mithilfe eines Verfahrens hergestellt, das als direktes Metalllasersintern DMLS bezeichnet wird. Ein mechanischer Arm verteilt eine dünne Schicht feinen Titanpulvers auf das Druckbett, während ein leistungsstarker Kohlendioxidlaser das Pulver schmilzt und das Pulver schmilztTitan zusammen.
Aufgrund der Pulverbetttechnologie des Druckers können die Geometrien, die hergestellt werden können, äußerst komplex sein. Ein vollständiges Pulversinterbett bedeutet, dass das Objekt keine komplexen Stützstrukturen benötigt, da es von einem Poder umgeben ist. Dies ist anders als bei FDMwas extrudiert, nicht gesintert wird. Jonas erklärt :
"Der Grund, warum wir für das Teil Titan-3D-Druck verwendet haben, war, dass es einfach nicht anders hergestellt werden konnte. Wir brauchten sehr spezifische Geometrien für die aufgebrachten Lasten."
Erfolg beim 3D-Druck
Das Delft Formula Student Team hat zwei verschiedene Anwendungen hervorgehoben, wobei zwei verschiedene Technologien die Vorteile nutzen, die sie bieten. Wenn der 3D-Druck zugänglicher wird und sich weiter entwickelt, werden eine größere Auswahl an Materialien, Geometrien und Anwendungen in der EU sichtbarAutomobilindustrie. Formula Student wird in den kommenden Jahren sicherlich eine Hochburg der Innovation sein, und ich bin gespannt, wie sich die Autos neben den verfügbaren Technologien entwickeln.
Mitwirkender Autor: George Fisher-Wilson, Kommunikationsmanager für 3D Hub
[Alle Bilder mit freundlicher Genehmigung von George Fisher-Wilson]