Источник: https://rec3d.ru/novosti/3d-pechat-i-formula-student-kak-baumanka-ispolzuet-3d-pechat-v-razrabotke-gonochnykh-bolidov/

У серьезного технического вуза должна быть своя гоночная команда, и Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана — не исключение. Bauman Racing Team активно участвует в соревнованиях Formula Student и не менее активно использует аддитивные технологии и наши филаменты. Делимся подробностями.

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

 

Команда Bauman Racing Team четырежды становилась чемпионом российских гонок Formula Student. В этом году, на прошедших 25-28 июля соревнованиях в Санкт-Петербурге, команда заняла четвертые места в общих зачетах обеих категорий — гонок на болидах с двигателями внутреннего сгорания и электрическими силовыми установками.

Начинала команда с «классических» гоночных автомобилей с бензиновыми двигателями. Текущая версия болида с двигателем внутреннего сгорания — BRT-7 c одноцилиндровым мотором от мотоцикла Yamaha WR450F объемом 450 см^3 и мощностью сорок семь лошадиных сил, разгоняющим машину массой сто восемьдесят пять килограмм с нуля до ста километров в час за 4,2 секунды.

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Бауманцы же стали первыми среди российских вузов, сконструировавшими электрический болид, когда эта категория была добавлена в соревнования. Сейчас команда соревнуется как на BRT-7, так и электрическом BRT-8D. Это еще более резвая машина: при массе болида в триста килограмм электрический двигатель EMRAX 228 с воздушным охлаждением выдает уже девяносто одну лошадиную силу, разгоняя машину с места до ста километров в час за 3,6 секунды.

Пожалуй, самыми необычными заездами стали соревнования 2022 года, когда бауманцы выкатили на трассу новый вариант BRT-8D, но без водителя в кокпите. Категорию Driverless Cup только ввели, и Bauman Racing Team стала единственной командой, успевшей подготовить беспилотную машину. В общем зачете того сезона команда заняла первое место.

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Аддитивные технологии Bauman Racing Team использует в нескольких направлениях: с помощью 3D-печати бауманцы получают как конечные компоненты, так и оснастку для изготовления стекло- и углепластиковых деталей. Само собой, 3D-принтеры помогают и с быстрым прототипированием: получаемые образцы помогают с примеркой деталей перед изготовлением более дорогостоящих конечных компонентов, например металлических.

3D-печать металлами тоже нашла применение: в 2022 году компания «Остек-СМТ» и Центр аддитивных технологий государственной корпорации «Ростех» помогли команде с изготовлением ряда деталей методом селективного лазерного сплавления металлопорошковых композиций (SLM). Как видно на иллюстрации ниже, в проектировании этих компонентов —кронштейна рулевой системы и задних кулаков — использовалась топологическая оптимизация, позволившая значительно снизить массу деталей без потери прочности.

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

«В проекте по созданию первого беспилотного гоночного болида особенно хорошо заметны преимущества аддитивных технологий. Производство части подвески с помощью 3D-принтера позволило значительно снизить ее вес, увеличить жесткость, сохранив при этом все прочностные характеристики, что очень важно для гоночного автомобиля. Сегодня аддитивные технологии позволяют изготавливать любые изделия без ограничений в дизайне, существенно сокращая сроки производства. Так, детали для BRT-8D специалисты ЦАТ напечатали всего за шестьдесят четыре», — рассказал генеральный директор Центра аддитивных технологий Ростеха Владислав Кочкуров.

«Например, раньше поворотные кулаки были сварными, для этого требовалось производить множество не связанных между собой операций, а также привлекать высококвалифицированных специалистов. Теперь мы производим их при помощи аддитивных технологий», — поясняет руководитель отдела разработки шасси Леонид Зайцев.

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Промышленное аддитивное оборудование в центре Ростеха

Металлическое аддитивное производство пока используется ограниченно, хотя в новой версии болида планируется добавить 3D-печатные узлы стальной рамы и маятниковые рычаги передней и задней подвесок, зато 3D-печать полимерами поставлена на поток. Команда полагается на 3D-принтеры нашего старого партнера — зеленоградской компании PICASO 3D, вместе с которой мы создали и выпускаем под брендом REC целую линейку инженерных композиционных материалов — филаменты серии X-line.

X-line включает разные варианты полимерных композитов с волоконным армированием, в том числе угленаполненный акрилонитрилбутадиенстирол FormaX, угленаполненный полиамид-6 UltraX, угленаполненный полиамид-12 Printamid 1284, стеклонаполненный полиэтилентерефталатгликоль GF Max и полипропилен с наполнителем из углеродных нанотрубок PPX.

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Стекло- и углеволоконные наполнители не только повышают прочность и жесткость, но и заметно снижают усадку, что крайне желательно при 3D-печати функциональных прототипов механических деталей, где важна размерная точность, и особенно при построении крупногабаритных моделей, где линейная усадка наиболее очевидна. Многие из этих композитов доступны как на стандартных катушках массой 750 грамм нетто, так и двухкилограммовых бобинах для длинных проектов.

Еще один вариант композиционных материалов, также используемый бауманцами — линейка филаментов Clotho, созданная в кооперации с производителем 3D-принтров Imprinta. Линейка включает только один вариант, стеклонаполненный акрилонитрилбутадиенстирол, зато в нескольких оттенках.

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Композиты X-line и Clotho используются в функциональном прототипировании, производстве конечных изделий, а также различных крепежей, инструментов и формовочной оснастки: некоторые варианты даже подходят для вакуумного автоклавирования при изготовлении углепластиковых деталей. Когда нужно просто примерить будущую деталь, либо отсутствуют строгие требования по прочности или теплостойкости, команда использует более доступные и простые в работе полилактид REC PLA и полиэтилентерефталатгликоль REC Relax.

Напоследок поделимся фотографиями реальных примеров 3D-печати, выполненных командой Bauman Racing Team в течение прошлого года.

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Защитный кожух для камер беспилотного болида

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

«Жабры» для корректной работы радиатора охлаждения компьютера

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Набор нервюр для переднего спойлера

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Воздуховод системы охлаждения аккумуляторного контейнера

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов
3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Оснастка для фрезерования алюминиевых сот поглотителя энергии при столкновении

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Втулки для крепления защиты головы пилота на раму болида

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Брызговики электрической машинки, используемой для проверки алгоритмов беспилотного болида в зимнее время года

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Часть защитного корпуса платы AMS Slave (Accumulator Management System) внутри аккумуляторного контейнера

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Кронштейн крепления руля на стенд отдела эргономики

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Оснастка для выкладки композитных закрылков переднего антикрыла

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Мастер-модель для изготовления композитного руля по термокомпрессионной технологии

3D-печать и Formula Student: как Бауманка использует 3D-печать в разработке гоночных болидов

Оснастка для изготовления маятникового рычага передней подвески