3D-printen gebruiken om hittebestendige onderdelen en reserveonderdelen voor eindgebruik voor motorsport te maken

Andrea Pirazzini, de oprichter van Help3D, gebruikte Formlabs 3D-printers om een ​​inlaatspruitstuk te maken voor een pitbike waarop hij rijdt tijdens het 12e Pollici Italian Cup-kampioenschap.

Wanneer zijn team de motorfiets afstemt, proberen ze zoveel mogelijk lineair vermogen te bedenken. Pirazzini gebruikte vloeistofdynamische analyse op mogelijke ontwerpen voor het wringen van spruitstukken om het aantal pk's te beperken zonder reductieflenzen aan te brengen, die plaatselijke drukval zouden kunnen veroorzaken.

Pirazzini wendde zich tot 3D-printen omdat het hem in staat stelde om meerdere versies van hetzelfde onderdeel tegen lage kosten te printen, de ontwerpen de volgende dag te testen en een voordeel te hebben op het circuit. Elia Marescutti, de teamgenoot van Pirazzini, won het kampioenschap van 2021 op een fiets met een 3D-geprint spruitstuk. Lees verder om erachter te komen hoe Pirazzini het project heeft ontwikkeld.

Motorfiets van Elia Marescutti, de winnaar van het S1 Over-kampioenschap 2021, gebruikte een aangepast spruitstuk dat op de Form 3 is afgedrukt.

Reverse engineering van het spruitstuk om de prestaties te optimaliseren

Pirazzini rijdt sinds 2012 motorfiets. Sinds het begin gebruikt hij 3D-printen om kleine onderdelen voor zijn fiets te maken, zoals steunbeugels voor de stopwatch. Hij aarzelde om meer functionele en hittebestendige stukken te ontwikkelen totdat hij hoorde over de lancering van Rigid 10K Resin.

Na de specificaties in detail te hebben geraadpleegd, dacht Pirazzini dat het 3D-printen van een inlaatspruitstuk, een onderdeel dat traditioneel wordt vervaardigd uit aluminium, een interessant project zou zijn. In het verleden had hij geprobeerd om FDM-technologie te gebruiken, maar het resultaat was niet wat hij had gehoopt, omdat luchtlekkage de carburateur en het motorvermogen verstoorde.

Scan van de pitbike-motor.

Om het project te ontwikkelen, gebruikte Pirazzini 3D-scanning en Autodesk Fusion 360-software om het ontwerp te reverse-engineeren. De scan van de viertaktmotor (tweekleppen) met zijn frame en carburateur hielp hem om het spruitstuk correct te dimensioneren en vervolgens zo te plaatsen dat de carburateur niet tegen het frame of het uitlaatsysteem zou botsen. Pirazzini ontwierp ook inlaattrompetten en inlaatkanalen. Met behulp van CAD was het mogelijk om de diameter van de kopinlaat af te stemmen op de carburateur, waardoor stappen en drukval of turbulentie werden vermeden.

Wit papier

3D-scannen voor reverse engineering, restauratie en metrologie

3D-scan- en printworkflows kunnen worden toegepast op replicatie en restauratie, reverse engineering, metrologie en meer. Download onze whitepaper of bekijk onze webinar om te leren hoe u deze technologieën kunt gaan gebruiken om uw eigen ontwerpworkflows te verfijnen.

Download de whitepaper

Verschillende versies van de inlaatspruitstukken bedrukt met de Form 3.

In het geval dat het spruitstuk moest worden gestript om het maximale vermogen te beperken, heeft Pirazzini een 3D-model van het spruitstuk gemaakt om het geleverde vermogen te beperken zonder de lineariteit te verliezen. Vervolgens voerde hij proefritten uit met behulp van een testbank, waardoor voor elk type motor dat hij onderzocht het juiste spruitstuk kon worden gevonden.

Het resultaat was de verlenging van de leveringscurve bij hogere motortoerentallen zonder het klassieke vermogensverlies. In wezen had de motor meer pk's (ongeveer 1 pk, bijna 10% meer) beschikbaar in vergelijking met het standaard machinaal bewerkte spruitstuk, terwijl hij binnen de limieten bleef die door de regels van het kampioenschap werden opgelegd.

Stijve 10K hars gebruiken om hittebestendige objecten af ​​te drukken

Het nieuwe ontwerp van het verdeelstuk werd geprint met de Form 3 met behulp van de Rigid 10K Resin op een laaghoogte van 100 micron, waardoor een glad oppervlak werd gecreëerd zonder zichtbare laaglijnen. Wat de afwerking betreft, gebruikte Pirazzini klassiek schuurpapier op waterbasis om het oppervlak glad te maken. In tegenstelling tot een FDM-spruitstuk, dat uitwendig en inwendig moet worden behandeld om waterdicht te zijn, creëert SLA-printen solide en waterdichte onderdelen.

voorbeeld onderdeel

Vraag een gratis proefstuk aan

Rigid 10k Resin is het stijfste materiaal in onze engineeringportfolio. Zie en voel de kwaliteit van Formlabs uit de eerste hand. We sturen een gratis proefstuk naar uw kantoor.

Vraag een gratis proefstuk aan

De afdruktijd is afhankelijk van de dikte en de grootte van het verdeelstuk, maar varieerde over het algemeen tussen twee uur en twee uur en vijfenveertig minuten. De prijs van elk onderdeel varieerde tussen €10 en €12. Pirazzini kon 's nachts tot zeven verschillende soorten spruitstukken printen, die hij de volgende dag kon testen.

Andrea Pirazzini, oprichter van Help3D

"In de wereld van 3D-printen is PreForm het eenvoudigste en best presterende programma dat ik ooit heb gebruikt."

Twee versies van inlaatspruitstukken klaar om te worden verzonden om te printen met PreForm.

In PreForm kan de gebruiker het object handmatig positioneren of automatische oriëntatie gebruiken. Pirazzini vond het laatste erg handig omdat het de neiging heeft om het creëren van steunen te minimaliseren die kunnen worden toegevoegd of verwijderd volgens de behoeften van de gebruiker. Als er ondersteuningen ontbreken in belangrijke delen van de afdruktaak, zal de software de gebruiker hiervan op de hoogte stellen.

Andrea Pirazzini, oprichter van Help3D

"Een heel leuk ding over de Form 3, in het bijzonder, is dat de grootte van de steun die in contact staat met de afdruk erg klein is en een heel klein residu achterlaat om te verwijderen."

De resultaten

Het spruitstuk dat Pirazzini met de Form 3 heeft geprint heeft hoge en lage temperaturen perfect doorstaan ​​en zit nog steeds op zijn pitbike. Dankzij het gebruik van een warmtebeeldcamera ontdekte Pirazzini dat Rigid 10K Resin ook aanzienlijk betere thermische prestaties bood:het 3D-geprinte spruitstuk met koelribben registreerde een 40-50 graden Celsius lagere temperatuur in vergelijking met een klassiek aluminium spruitstuk. Bovendien was het na een race van ongeveer 20-25 minuten bij een buitentemperatuur van ongeveer 33 graden mogelijk om het spruitstuk aan te raken zonder te verbranden omdat het eigenlijk koud was.

Aankomende projecten

Het inlaatspruitstuk is slechts een van de projecten die tot leven zijn gekomen met behulp van de Rigid 10K Resin. Pirazzini verwacht zelfs dat het materiaal ook geschikt is voor de constructie van membraankleppen voor tweetaktmotoren, klepstoterdeksels, reductieflenzen voor cilinderkopkoppelingen en elk ander onderdeel dat luchtbestendig moet zijn.