Hoe 3D-printen & CNC-bewerking recordbrekende supercars versnellen

De Hennessey Venom GT haalde net 270 MPH op een landingsbaan. De Koenigsegg One:1 vindt dat schattig. En dat is het ook, want het zou 280 MPH moeten halen. Oh, en het kan als een gek door bochten gaan. Welkom bij de nieuwe koning van snelheid en een snelle (geen puntje) kijk naar de technologie die gebruikt wordt om deze auto's nieuwe records te laten breken, CNC-bewerking.

Door de geschiedenis heen heeft ons geslacht een aangeboren obsessie met snelheid ontwikkeld. Of het nu struisvogels in de oude tijden waren, paarden of auto's in meer recente tijden, racecompetities hebben mensen altijd aangemoedigd om te innoveren en een competitieve voorsprong over hun tegenstanders te krijgen. Dit is alleen versterkt na de creatie van automobile voertuigen in de late 19^e eeuw. Enthousiastelingen en fabricanten worden constant gedreven om te innoveren en snellere auto's te ontwikkelen, en dit is waar CNC-bewerking & 3D-printen om de hoek kijken. Deze prototyping en lage productietechnologieën stellen fabricanten in staat om lichtere en nauwkeurigere autonderdelen met betere aerodynamica te maken, wat auto's helpt nieuwe grenzen te bereiken. Voordat we duiken in de snelste auto's van vandaag, laten we kijken naar de technologie die alle innovatie drijft.

De CNC-machine & 3D-printer

CNC of Computer Numerically Controlled machines zijn elektromechanische apparaten die nauwkeurige fysieke prototypes van ontwerpen kunnen creëren via computerprogramma's. De technologie werd voor het eerst ontwikkeld in de jaren '40 en '50. Toen waren handmatig geschreven codes vereist om deze machines te bedienen. Maar sinds de uitvinding van computers, heeft deze technologie nieuwe grond bereikt. In tegenstelling tot zijn rivaal, 3D-printen, is CNC-bewerking een subtractief proces. Dit betekent, het begint met een blok van het gewenste materiaal en freest precies doorheen en eromheen met meerdere gereedschapskoppen om de gewenste 3D-prototypes te creëren. De computercode die voor deze specifieke technologie gebruikt wordt, heet de G-code. De precisie wordt gemeten in duizendsten van een inch, wat dicht bij de breedte van een enkele haarstreng ligt. CNC-machines worden meestal bediend met boormachines, draaibanken en freesmachines, de laatste is het meest nuttige van alle. Fabricanten kunnen een breed scala aan materialen gebruiken voor CNC-bewerking afhankelijk van hun product.

3D-printen of additieve productie is een proces van het maken van 3D vaste objecten vanuit een digitaal CAD-bestand. De creatie van een 3D-geprint object wordt bereikt met behulp van additieve processen. In een additief proces wordt een object gecreëerd door opeenvolgende lagen materiaal neer te leggen totdat het object uiteindelijk gecreëerd is. Elke van deze lagen kan gezien worden als een dunne horizontale doorsnede van het uiteindelijke object. 3D-printen stelt u in staat om complexe (functionele) vormen te produceren met minder materiaal dan traditionele productiemethoden.

Gebruik van CNC-bewerking & 3D-printen in de auto-industrie

CNC-machines worden gebruikt om materialen zoals staal en aluminium te manipuleren in een verscheidenheid aan autonderdelen zoals motorzuigers, remschijven, carrosserieonderdelen, etc. met extreme precisie. De fabricanten zullen doorgaans eerst prototypes ontwerpen met 3D-printers en ze vervolgens verwerken in de CNC-machine via G-code. Deze CNC-bewerkingsprototypes ondergaan dan experimenten met verschillende ontwerpen, waardoor de fabricanten het beste ontwerp kunnen ontwikkelen voor de maximale snelheid en efficiëntie van hun voertuigen. De precisie van de machine helpt ook om overbodig en onnodig gewicht af te knippen, waardoor de auto's lichter en sneller worden.

Er zijn onderdelen en componenten van een auto zoals een versnellingsbak, chassis of de aandrijfas die zo ingewikkeld in hun ontwerp zijn dat het ongelooflijk moeilijk kan zijn om deze componenten door handmatige arbeid te verwerken en produceren. Door CNC-bewerking & 3D-printen van prototypes, kunnen deze onderdelen in een fractie van de tijd geproduceerd worden met de hoogste efficiëntie, mits de juiste codering.

De vier fasen van autoproductie; stampen, lassen, schilderen, en montage, kunnen allemaal gecontroleerd en bediend worden door de CNC-machine tools, tot het punt waar menselijke interventie helemaal niet meer vereist is. Dit kan waargenomen worden in de nieuwe Tesla-fabriek waar ze bijna volledig op automatisering vertrouwen, ongeacht publieke kritiek.

High-end sportwagenmerken zoals Bugatti, Pagani, en Ferrari, hangen af van de minste veranderingen bij het bereiken van hun gewenste benchmark. Het gewicht van de componenten en de aerodynamica van een voertuig spelen een grote rol bij het bereiken van deze benchmarks. Dit is waar CNC-bewerking extreem nuttig wordt alsook het gebruik van ultralichte koolstofvezel. De onberispelijke precisie van deze machines maakt de ingewikkelde ontwerpen van deze sportwagens mogelijk, wat de snelste auto's creëert die de wereld in verwarring brengen.

Het nieuwere model van CNC, dat in 5 verschillende assen kan opereren, versnelt productie verder dan alles anders. Deze innovaties kunnen de problemen oplossen die bedrijven zoals Tesla nu ondervinden met hun productielimiet, het aanbod relatief schaars in vergelijking met de vraag.

Het is gangbare praktijk voor grote bedrijven om te vertrouwen op CNC-bewerking voor hun productie en elke mogelijkheid van menselijke fout in het proces te elimineren. Porsche is zelfs de extra mile gegaan door hun 911 Spyder volledig te ontwerpen met CAD (computer-aided design), een vorm van CNC-bewerking.

Hoewel CNC-machines al decennialang bestaan, zijn ze nog steeds vrij duur, zodat kleinere fabricanten niet altijd op ze kunnen vertrouwen en dit is waar 3D-printers nuttig zijn geworden. De CNC-machine gebruikt een reeks gereedschapskoppen voor het uitvoeren van een veelvoud aan taken, wat immense kosten kan dragen. Maar de precisie en efficiëntie van CNC-machines is onvergelijkbaar met enige andere alternatief. Laten we eens kijken hoe CNC-machines & 3D-printtechnologie hebben geholpen de snelste auto op de weg vandaag te maken.

Koenigsegg's Agera R en Agera S zijn niet wat u zou noemen teme, saaie auto's aangezien ze meer dan 1.000 pk bieden en erg licht zijn. Een paar jaar geleden hoorde hun productieteamleider Christian geruchten over wat er aankwam van Porsche, Ferrari, en McLaren. Hij wilde voorbereid zijn met iets dat ze kon aan.

De Koenigsegg One:1 heeft 1.360 pk bij 7.500 RPM (8.250 redline) en 1.000 NM (737 lb-ft) koppel van 3.000 tot 7.500 RPM van een herziene versie van Koenigsegg's 5.0 liter geturbo V8. Dat is veel, als een gek bedrag.

Christian zegt dat ze de One:1 graag de werelds eerste "megacar" noemen. Niet omdat het niet in een klasse past, maar omdat 1.360 pk gelijk is aan 1 megawatt. Het kon meer vermogen maken met meer boost, maar ze wilden een balans bereiken die meer dryfbaarheid en respons gaf. Christians doel was een motor die op volle toer kwam rond 2.500 RPM, een hogere boost turbo had dat uitgesteld tot 4.000 RPM. De koppelcurve op de One:1 is simpelweg betoverend. Het is niet volledig plat, maar het is darn dichtbij.

Het gebruikt ook een nieuwe variable geometry turbocharger met iets wat je niet elke dag hoort: De internalen zijn 3D-geprint. Dat hielp hen de vorm te bereiken die ze wilden alsook het gewicht laag te houden.

Naast de internalen van de turbocharger, wordt 3D-printen gebruikt op de uitlaatpip.

Een platform zoals https://www.3dnatives.com is de toonaangevende bron voor alles over 3D-printen en additieve productie, daar kunt u meer leren over alles wat met 3D-printen te maken heeft.

Feitelijk is deze uitlaatpip het grootste stuk 3D-geprint titanium ooit gebouwd. Het duurt eigenlijk drie hele dagen om te produceren. Dat zou ongelooflijk inefficiënt zijn voor een massa geproduceerde auto, maar het werkt eigenlijk ten gunste van een bespoke maker zoals Koenigsegg. In plaats van te maken te hebben met dure leveranciers die te complex zijn om slechts zes stukken van te krijgen, laat 3D-printen hen hun workflow controleren.

Aan de buitenkant ziet de monocoque eruit als die in de Agera, maar de One:1 gebruikt een volledig nieuwe weef van koolstofvezel die tot 40% lichter kan zijn dan de weef gebruikt in de Agera. Feitelijk is deze nieuwe generatie koolstofvezel dezelfde die u op nieuwe F1-auto's ziet. Koolstofvezel is licht als een veer en een echte game-changer in deze bliksemsnelle auto's.

Nu houd vast aan uw zitje, want hier is waar Koenigsegg onbekende wateren betreedt. Voor de eerste keer gebruikt het kleine bedrijf uit Ängelholm actieve aerodynamica. Aan de onderkant van de voorzijde, worden uitsparingen toegevoegd aan de koolstofvezel om het te verzwakken. Dan zijn er hydraulische actuatoren die daadwerkelijk gebruikt worden om de koolstofvezel te buigen en de lucht door de carrosserie en uit door de motorkap te leiden. Wanneer de auto in top-snelheidsmodus is, zijn de flaps dicht om downforce te verminderen en het zo stille mogelijk te maken.

Geef de koolstofvezel door. Alles, ja, alles is koolstofvezel. De zitjes, de wielen, de carrosserie, de monocoque veiligheidscel, zelfs de zonschermen zijn koolstofvezel, wat Christian zegt hen ongeveer 100 gram per stuk bespaarde. Het punt is, dat misschien niet veel klinkt, maar elk beetje telt hier.

Dat is hoe de One:1 op 1.360 kilogram weegt. En dat is niet droog gewicht. Het is met een half tank benzine en alle overige vloeistoffen vol. Werkelijk een verbazingwekkende prestatie.

De Koenigsegg 1 is echter in het afgelopen jaar overhaald aangezien Bugatti zijn titel voor snelste auto terugwon met de lancering van zijn Chiron. Om deze baby te zien vliegen, bekijk deze video van de top tien snelste geproduceerde auto's https://www.youtube.com/watch?v=73V0Y1HL6G8.

Ik zou mijn geld op Christian en zijn team zetten die de komende jaar terug in pole position lanceren en CNC-bewerking erachter zit.