Quarter Midget Build:3D-geprinte hoofdsteun

We schrijven veel over het maken van sterke onderdelen voor eindgebruik met de Mark Two. Het is niet voor niets; de kracht en betrouwbaarheid van de printers die we produceren, maken het mogelijk om voorheen niet-bedrukbare onderdelen te printen. We hebben eerder de grenzen van sterkte en taaiheid met onze onderdelen verlegd, maar er is één parameter die we echt niet hebben getest met onderdelen voor eindgebruik; het enorme potentieel van een door Mark Two gedrukt onderdeel. Voor deze post hebben we de grenzen van grootte en gewicht op onze printer verlegd om een ​​aangepaste hoofdsteun te produceren voor Chase, een coureur van een kwart dwergraceauto.

Quarter Midget Achtergrond

Quarter Midgets of America is een organisatie die kortebaanraces voor jongeren door de Verenigde Staten faciliteert. De uniek gevormde auto's zijn afgeleid van Midget-raceauto's, dit zijn shorttrack-voertuigen met een zeer hoge vermogen-gewichtsverhouding. Ze worden gespeeld door kinderen van 5 tot 16 jaar op circuits die 1/20e van een mijl lang zijn. Er zijn veel raceklassen op basis van motorgrootte en leeftijd, maar de meeste kritische aspecten van de auto zijn consistent tussen racers. Racen is zeer technisch:het in- en uitstappen van bochten maakt precies het verschil tussen winnen en verliezen. Dit is veel gemakkelijker gezegd dan gedaan, vooral bij de snelheden van 80 km/u die sommige racers halen.

Ondanks de snelheid van de racers zijn Quarter Midget-evenementen opmerkelijk veilig. Dit komt door het uitgebreide harnassysteem dat in auto's vereist is. Het beveiligt alles vanaf de schouders naar beneden en houdt kritieke lichaamsdelen binnen de veiligheid van de rolbeugel. Het hoofd is echter niet beveiligd. Hoewel de races neksteunen dragen, betekent de pure centripetale versnelling van de auto dat de hoofden van kinderen vaak van het midden van de baan worden weggedrukt. Focussen op de binnenkant van de baan terwijl hun hoofd de andere kant op wordt gedwongen, is erg moeilijk, en als gevolg daarvan hebben de meeste auto's een lateraal hoofdsteunsysteem.

Hoofdsteunsystemen zijn er in alle soorten en maten. Omdat pitploegen het frame van de auto niet kunnen veranderen, zijn de meeste oplossingen eenvoudig en vergankelijk. Chase's vader gebruikte een vangnet voor een sprintauto die zich uitstrekte van de rolbeugel tot de voorste versteviging van de auto voor zijn ondersteuning. Het werkte goed, maar was zeker geen permanente oplossing. Met dat in gedachten hebben we met Chase en zijn vader samengewerkt om een ​​superieure hoofdsteun te ontwerpen en te printen.

Een Markforged hoofdsteun maken

De hoofdsteun van Markforged moest op een aantal belangrijke punten de hoofdsteun van het veiligheidsnet verbeteren. Ten eerste moest het steviger zijn dan het eerder gebruikte veiligheidsnet met behoud van een beetje flexibiliteit. Ten tweede moest het onderdeel stevig op de rolbeugel van de auto worden gemonteerd, maar zonder lijm of lassen. Ten derde moest het onderdeel passen bij de helm van Chase en eruitzien alsof het in een raceauto hoorde.

Normaal gesproken is het lastig om een ​​combinatie van vaste en flexibele onderdelen te krijgen. Bij de Mark Two is dat niet het geval. Om het sterke, solide deel te krijgen, hebben we het hoofdgedeelte geprint van met koolstofvezel versterkt nylon. Dit deel is enorm . Het was een van de grootste onderdelen die we op de Mark Two kunnen printen, het kostte meer dan zes dagen om te printen. Dit grote, sterke, enkelvoudige deel is bijna helemaal stijf. Om de beperkte flex te introduceren die we wilden, hebben we klemplaten geprint die versterkt zijn met kevlar. Deze platen buigen, waardoor de hoofdsteun enigszins flexibel kan zijn bij het buigen. De twee materialen passen bij het gewenste gedrag van de hoofdsteun.

Een groot voordeel van de hoofdsteun van het veiligheidsnet was de eenvoudige montage. Kleine metalen banden bevestigden het net voldoende rond het ruimteframe, waardoor de hoofdsteun handmatig kon worden vastgedraaid en losgemaakt. Hoewel het beveiligingssysteem gemakkelijk kon worden bevestigd, had het niet de mechanische integriteit die een robuustere oplossing zou kunnen bieden. Voer buisklemmen, aluminium staven en staafuiteinden in. Door gebruik te maken van staafuiteinden konden we de metalen buizen stevig vastklemmen, wat voor een veiligere verbinding zorgde. Op de rolbeugel fungeren twee aluminium staven die aan weerszijden van de rolbeugel zijn verbonden als dwarsbalken waarop het hoofdlichaam wordt geklemd. Doordat zowel de aluminium stangbevestigingen als de Kevlar klemplaatsen verstelbaar zijn, kan de gehele hoofdsteunconstructie zowel verticaal als zijdelings worden bewogen; dit is van cruciaal belang om voortdurend te voldoen aan een steeds groeiende bestuurder. Deze klemmen houden de meeste kracht vast. Als u echter alleen deze gebruikt, zou de grote hoofdsteun op een ongelukkige manier vrijdragend blijven. Om de hoofdsteun beter te ondersteunen, hebben we een Onyx-beugel geprint met meegewerkte moeren. Deze wordt op het uiteinde van de hoofdsteun geschroefd, waardoor een derde aluminium staaf het onderdeel van het voorste steunelement kan ondersteunen. Dit driepuntsbevestigingssysteem houdt het onderdeel volledig vast, waardoor alleen de kleine, gewenste doorbuigingen van de kevlar-klemplaten mogelijk zijn.

Nylon en koolstofvezel zijn van nature esthetisch aantrekkelijker dan veiligheidsnetten; de vrijheid in ontwerp die de Mark Two biedt, betekende echter dat het uiteindelijke ontwerp zowel kon worden aangepast voor Chase als visueel complementair aan de auto. De laatste hoofdsteun heeft een curve die overeenkomt met de helm van Chase, en is gehoekt om centripetale versnelling teniet te doen en zijn hoofd naar het midden van de baan te wijzen. Zijn nummer is ook in het onderdeel gedrukt, dus Chase had niet alleen de meest functionele hoofdsteun op de baan, maar zag er ook het beste uit!

Racen

Het is moeilijk om met resultaten te discussiëren, en de resultaten zijn precies wat Chase kreeg met de nieuwe hoofdsteun. In zijn meest recente Quarter Midget-race met de nieuwe hoofdsteun, zag Chase uitstekende bochten en won! Met de hulp van Markforged racet Chase beter dan ooit. Als u de hoofdsteun zelf wilt bekijken, kunt u het belangrijkste .stl-bestand hier downloaden.