Dieser gesund aussehende Workshop gehört dem Formula Student-Team der TU Delft, einem der erfolgreichsten Teams in der Geschichte des Sports. Formula Student ist ein jährlich in Großbritannien stattfindender Studenten-Engineering-Wettbewerb. Studenten entwerfen, bauen, testen und fahren aFormel-Rennwagen im kleinen Maßstab. Er zieht Teams der besten technischen Universitäten der Welt an. Zu den Juroren gehören oft ehemalige Teammitglieder führender Formel-1-Teams.
Im Westen der Niederlande liegt eine Stadt namens Delft, die vor allem für zwei Dinge berühmt ist: ihre handbemalten blau-weißen Töpferwaren und ihre Weltklasse-Technische Universität. Die Universität wurde 1842 vom niederländischen König Wilhelm II. gegründet und hateinige der weltweit führenden Ingenieure auf verschiedenen Gebieten, darunter der Astronaut Lodewijk van den Berg und der ehemalige MIT-Dekan N. John Habraken.
Die drei Ts des Erfolgs Team, Aufgabe und Anpassungsfähigkeit
Delfts Formula Student Team hat in den letzten Jahren große Erfolge erzielt und zwei der letzten drei Formula Student Rennen gewonnen. 2014 und 2015 gewannen sie die Krone auf der renommierten Silverstone-Rennstrecke und wurden das dritterfolgreichste Team in der FormelDie Geschichte der Studenten, Chefingenieur Jonas schreibt ihren Erfolg dem Wissen um die eigene Rolle im Team zu:
"Ich bin für das Top-Level-Konzept des Autos verantwortlich und stelle sicher, dass jeder Teil des Autos dem Kernziel entspricht, das eine effiziente Bewegung ist."
Mit Werkzeugen wie Drehbank, Fräse, Kohlefaserlaminator und 3D-Druck schafft das Delfter Team die Aufgabe, in nur neun Monaten einen kompletten Formel-Rennwagen zu bauen. Der Schlüssel zum Erfolg in so kurzer Zeit liegt in der schnellen Bewegungbei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines vielseitigen Builds. Wenn Herausforderungen auftreten, können Dinge optimiert und geändert werden, ohne den gesamten Prozess neu zu starten. Hier kommt der 3D-Druck entscheidend ins Spiel.
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 prototypisiert, sondern auch für die Endteilproduktion. Mehrere Fahrer im Team zu haben bedeutete, dass jeder beim Fahren individuelle Vorlieben hatte.
Der größte Berührungspunkt im Auto für Fahrer ist ein Lenkrad, was es zu einem heißen Diskussionsthema für die Designer macht, wie es sich anfühlen, greifen und funktionieren sollte. Der beste Weg, das ständige Hin und Her zwischen denDesignteam und Fahrer sollten den FDM-3D-Druck verwenden. Diese kostengünstige und schnelle Route ermöglicht es den Fahrern, genau zu spezifizieren, was sie wollten, ohne dass große Kosten und Verzögerungen in Anbetracht der kurzen Zeitspanne von neun Monaten entstehen.
Sie nutzten das 3D Hubs Student Program, ein Netzwerk von 3D-Druckdiensten in über 100 Ländern, und erhielten eine kurze Bearbeitungszeit zu reduzierten Kosten.
Das Fused Deposition Modeling FDM funktioniert, indem eine Kunststoffrolle durch eine beheizte Düse extrudiert wird, die die Kunststoffaufbauschichten schmilzt. Es kühlt dann ab und verfestigt sich.
Jonas sagte: "Ein 3D-Drucker kümmert sich nicht so sehr um diese Geometriebeschränkungen. Das bedeutete, dass wir iterieren und testen, iterieren und testen können, ohne sich um die Kosten oder Verzögerungen kümmern zu müssen."
Der Herstellungsprozess des Lenkrads begann mit einem sehr rudimentären lasergeschnittenen Holzstück mit darauf gestapeltem Ton. Die Fahrer drückten dann mit Fahrhandschuhen in das Lenkrad, um einen groben Umriss zu erstellen und in die Modellierungssoftware 3D einzuscannenWährend des Modellierungsprozesses wollten sie ein Lenkrad erstellen, das keine Stützen benötigt, damit es in kurzer Zeit gedruckt werden kann. Diese Iterationen konnten als von den Fahrern getestetes Htem ausgeführt werden.
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 bedeutete, die Fahrer bei Laune zu halten. Die endgültige Produktion optimierte den Griff an allen SeitenEgal welcher Fahrer am Steuer saß, die Lenkung würde seinen Bedürfnissen entsprechen. Jonas erwähnte:
"Das Lenkrad ist ein schmaler Raum und muss viel Kraft aushalten. Der Fahrer muss in der Lage sein, sich wirklich in die Form zu graben und Kraft um die Ecken zu bringen. Es ist stark und hat einen guten Grip, das Vertrauen schafftin den Treibern."
Die komplexe Klammer
Ein weniger sichtbarer Teil des Autos nutzte auch die Vorteile des 3D-Drucks, aber aus einem ganz anderen Grund als dem Preis oder der Geschwindigkeit. Der Metall-3D-Druck, eine in der Automobilindustrie bekanntere Technologie, wurde verwendet, um eine integrale Halterung zu schaffen, die eine Verbindung herstelltedie Lenkstange des inneren Rades zur Fahrzeugfront.
Das Team hat dieses Teil aus Titan mit einem Verfahren namens Direct Metal Laser Sintering DMLS hergestellt. Ein mechanischer Arm verteilt eine dünne Schicht feinen Titanpulvers auf das Druckbett, während ein leistungsstarker Kohlendioxidlaser das Pulver schmilzt und verschmilztTitan zusammen.
Aufgrund der Pulverbetttechnologie des Druckers können die Geometrien, die hergestellt werden können, extrem komplex sein. Wenn ein vollständiges Pulverbett gesintert wird, benötigt das Objekt keine komplexen Stützstrukturen, da es von Poder umgeben ist. Dies ist im Gegensatz zu FDMdie extrudiert, nicht gesintert wird. Jonas erklärte:
"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 angewendeten Lasten."
3D-Druck Erfolg
Das Delft Formula Student Team hat zwei verschiedene Anwendungen hervorgehoben, die zwei verschiedene Technologien sind, um die Vorteile zu nutzen, die sie bieten. Da der 3D-Druck zugänglicher wird und eine größere Auswahl an Materialien entwickelt wird, werden Geometrien und Anwendungen in derDie Formula Student wird in den kommenden Jahren sicherlich eine Brutstätte für Innovationen sein und ich bin gespannt, wie sich die Autos zusammen mit den verfügbaren Technologien entwickeln.
Beitragender Autor: George Fisher-Wilson, Kommunikationsmanager für 3D Hub
[Alle Bilder mit freundlicher Genehmigung von George Fisher-Wilson]