เหตุใดรถไฮเปอร์คาร์ใหม่ของ Rodin จำเป็นต้องใช้การพิมพ์สามมิติ

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Rodin FZero ควรที่จะวิ่งเร็วกว่าแม้แต่ Formula 1 bolides บนสนามแข่ง เพื่อบรรลุสิ่งนี้ บริษัทพึ่งพาส่วนประกอบไทเทเนียมที่ยืดหยุ่นและไร้รอยต่อจากเครื่องพิมพ์สามมิติ ซึ่งสามารถทำเกียร์ที่ไม่ซ้ำใครได้

FZero มีเพียงหนึ่งที่นั่ง มีมากกว่า 1,000 แรงม้า และได้รับการกล่าวว่าทำให้ความเร็วของฟอร์มูล่าวันเป็นไปได้สำหรับนักแข่งมือสมัครเล่น (ที่มา: Rodin Cars)

รถแข่ง FZero ใหม่จาก Rodin ผลิตขึ้นเป็นหลักจากคาร์บอนไฟเบอร์และไททาเนียม เป้าหมายเพื่อออกแบบรถที่สามารถส่งมอบสมรรถนะสูงสุดบนสนามแข่งและมีน้ำหนักทั้งหมดเพียงประมาณ 650 กก. เพื่อที่จะบรรลุเป้าหมายนี้ ผู้ผลิตรถยนต์สัญชาตินิวซีแลนด์กำลังพึ่งพาส่วนประกอบไทเทเนียมที่พิมพ์สามมิติ “เป้าหมายของเราเพื่อทำทุกส่วนประกอบของรถคันนี้ดีที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ Rodin FZERO สามารถผลิตด้วยวิธีการผลิตแบบเติมวัสดุเท่านั้น” Adam Waterhouse วิศวกรอาวุโส Rodin Cars อธิบาย สำหรับการผลิต บริษัทพึ่งพาระบบ DMP Factory 500 จาก 3D Systems ซึ่งถูกใช้เพื่อผลิตส่วนประกอบไทเทเนียมซับซ้อน ที่ปรับสู่ข้อกำหนดเฉพาะของ FZero เกียร์ความเร็วแปดระดับเป็นลำดับ เป็นชิ้นส่วนพิมพ์สามมิติที่ใหญ่ที่สุด วัดได้ 400 มม x 650 มม x 300 มม

ความท้าทาย: การผลิตชิ้นส่วนไทเทเนียมสเกลขนาดใหญ่ คุณภาพสูง

การปรับน้ำหนักและฟังก์ชันให้เหมาะสมที่สุดในขณะที่ใช้วัสดุที่ไม่กัดกร่อนที่รักษาสมรรถนะและรูปลักษณ์เมื่อเวลาผ่านไปมีความสำคัญระดับสูงสำหรับเกียร์ที่พิมพ์ขึ้น (ที่มา: Rodin Cars)

การตั้งเป้าน้ำหนักสุดท้ายเพียง 650 กิโลกรัมและสร้างแรงกด 4,000 กิโลกรัม Rodin FZERO ที่นั่งเดี่ยว (สำหรับ “ข้อจำกัดเป็นศูนย์”) ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้วิ่งรอบสนามแข่งได้เร็วขึ้นกว่านักแข่งฟอร์มูล่าวันกรังปรีซ์ในปัจจุบัน ด้วยวิศวกรรมที่เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมที่ผลิตในทุกส่วนประกอบ Rodin Cars ถูกตั้งใจทำการปรับให้เหมาะสมทั้งหมดเพื่อส่งมอบส่วนประกอบที่เป็นสุดยอดสำหรับทุกชิ้นส่วน

เมื่อมาถึงการใช้การผลิตแบบเติมวัสดุไทเทเนียมตลอดทั่วทั้งรถยนต์ ความท้าทายเกิดขึ้นเมื่อขนาดชิ้นส่วนเพิ่มขึ้น–โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ การสร้างส่วนประกอบอย่างกระปุกเกียร์ให้ได้ตามสเปกจำเป็นต้องมีจำนวนผลิตที่เกินกว่าความสามารถของเครื่องพิมพ์โลหะส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตามการกลับสู่วิธีการตามแบบแผนของการหล่อกระปุกเกียร์ในแมกนีเซียม ไม่ใช่ตัวเลือก เนื่องจากทั้งวิธีการและวัสดุจะขาดไปสำหรับวัตถุประสงค์ของ  Rodin Cars, Rodin Cars ให้ลำดับความสำคัญกับ FZero

  • การปรับน้ำหนักและฟังก์ชันให้เหมาะสมที่สุดด้วยการผลิตแบบเติมวัสดุ
  • ใช้ไทเทเนียมสำหรับคุณค่าของมันในฐานะวัสดุพรีเมียม ไม่กัดกร่อนที่จะยังรักษาสมรรถนะสูงสุด และรูปลักษณ์เมื่อเวลาผ่านไป

โซลูชัน: การออกแบบที่เป็นนวัตกรรมและวัสดุที่ผ่านการพิสูจน์แล้ว

1. นวัตกรรมเพื่อออกแบบกระปุกเกียร์น้ำหนักเบา

ขั้นตอนแรกที่จะปรับกระปุกเกียร์ให้เหมาะสมคือการสร้างการออกแบบที่กำหนดเองด้วยกันกับ Ricardo ผู้ผลิตเกียร์กระปุกที่มีชื่อเสียง ติดตามการทำงานอย่างกว้างขวางกับระบบสามมิติหลังจากการใช้การผลิตแบบเติมวัสดุเป็นครั้งแรก Rodin Cars แบ่งปันความรู้ที่ได้มากับ Ricardo ให้ความรู้พวกเขาเกี่ยวกับประโยชน์และความสามารถเฉพาะตัวของการออกแบบและการผลิตด้วยการเติมวัสดุ Rodin Cars ต้องการอัตราทดและขนาดเคสที่เฉพาะเจาะจงมาก และทราบว่าจะสามารถผลิตได้เฉพาะด้วยการใช้การผลิตแบบเติมวัสดุเท่านั้น การขจัดมวลส่วนเกินออกยังเป็นลำดับความสำคัญสูงสุด ลดความหนาลงไปเหลือ 2 มม. ในบางบริเวณ สองบริษัทร่วมมือกันเพื่อออกแบบชิ้นส่วนรอบเรขาคณิตที่ปรับให้เหมาะสมที่สุดที่ Rodin Cars มุ่งมั่น การผนวกแกลอรี่ภายในและช่องของเหลว เพื่อช่วยลดฟุตพริ้นท์ของกระปุกเกียร์สุดท้าย ซึ่งวัดขนาด 400 มม x 650 มม x 300 มม

เพื่อผลิตชิ้นส่วนเติมวัสดุไทเทเนียมด้วยขนาดและคุณสมบัติความถูกต้องแม่นยำ Rodin Cars เลือกการพิมพ์วิธี direct metal printing (DMP) ของ 3D Systems สำหรับความสามารถในรูปแบบขนาดใหญ่ที่ไม่เหมือนใครและคุณภาพและความสามารถในการทำซ้ำที่ผ่านการพิสูจน์

2. ขั้นตอนการทำงานไทเทเนียมที่ผ่านการพิสูจน์แล้ว

ด้วยเครื่องมือของ 3D Systems Rodin สามารถที่จะพิมพ์ชิ้นส่วนที่เสถียรและแม่นยำพร้อมความบริสุทธิ์ทางเคมีและความสามารถในการผลิตซ้ำที่จำเป็นต้องมีในการผลิตแบบอนุกรม (ที่มา: Rodin Cars)

การปรับสมดุลให้เหมาะสมที่สุดระหว่างสมรรถนะและน้ำหนักมีความสำคัญมากในยานพาหนะสมรรถนะสูง ความจริงที่ส่วนประกอบโลหะที่มีความซับซ้อนสามารถพิมพ์จากไทเทเนียมเป็นเครื่องมือที่ทำให้ Rodin Cars สามารถบรรลุวิสัยทัศน์ได้ – ซึ่งคือการส่งมอบสมรรถนะที่เป็นพิเศษบนสนามแข่งในขณะที่ประหยัดน้ำหนักมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ตลอดทั่วทั้งรถยนต์ ความทนทานของไทเทเนียมในฐานะวัสดุที่ไม่กัดกร่อนยังหมายถึงทั้งรูปลักษณ์และสมรรถนะจะไม่ลดระดับลงเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งสำคัญต่อ David Dicker ผู้ก่อตั้ง Rodin Cars 

ตามที่ Adam Waterhouse กล่าว เกือบทุกส่วนประกอบที่เป็นโลหะและไม่ใช่สลัก ถูกพิมพ์สามมิติ “ทุกระดับลงไปที่เกียร์ได้ถูกพิมพ์” Waterhouse กล่าว “ความหลากหลายของชิ้นส่วนมหาศาล เป็นช่วงที่มหาศาลของชิ้นส่วน มันเป็นระบบที่ถูกพิมพ์เป็นอย่างมาก” กระปุกเกียร์ไทเทเนียมสุดท้ายทำใน Laser Form Ti Gr23 (A) และมีน้ำหนักเพียง 68 กก. รวมเหล็กภายใน 

3. การพิมพ์โลหะสามมิติขนาดใหญ่

ในตอนแรก Rodin Cars วางแผนที่จะแตกกระปุกเกียร์เป็นส่วนประกอบที่เล็กลงหลายส่วนและพิมพ์เองภายในโดยใช้เครื่อง ProX DMP 320 ที่ตกทอดมา เพื่อเก็บสำรองความพยายามพิเศษนี้เอาไว้ก่อน ทีมวิศวกรรมมีความตื่นเต้นที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับ DMP Factory 500 ของ 3D Systems โซลูชันการผลิตแบบเติมวัสดุที่หาได้เพียงอย่างเดียว ที่สามารถปรับขนาดได้ ที่มีความสามารถผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่คุณภาพที่ไร้รอยต่อมากถึง 500 มม x 500 มม x 500 มม การใช้แพลตฟอร์มใหม่ กระปุกเกียร์สามารถถูกผลิตเป็นชิ้นส่วนเพียง 4 ส่วนที่สามารถถูกผลิตได้ในการสร้างครั้งเดียว



DMP Factory 500 มีระดับออกซิเจนที่ดีที่สุดในระดับเดียวกัน (<25 ppm) และบรรยากาศเฉื่อยในการพิมพ์เพื่อทำให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนมีที่แข็งแกร่งและแม่นยำเป็นพิเศษพร้อมความบริสุทธิ์ทางเคมี และความสามารถในการทำซ้ำได้ที่จำเป็นสำหรับการผลิตแบบอนุกรม ตามที่ Waterhouse กล่าว คุณภาพนี้ถูกนำไปทดสอบกับเคสที่มีผนังบางของกระปุกเกียร์ วัดความหนาเพียง 2 มม.

“สิ่งที่พิมพ์ขึ้นเหล่านี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าถูกต้องแม่นยำถึงขีดสุด” Waterhouse กล่าว “ในส่วนที่ใหญ่ที่สุดของพวกเรา ซึ่งมหึมา มีเพียงการบิด 0.2 องศาในชิ้นส่วน ซึ่งน่าประทับใจมาก ไม่ต้องพูดถึง เรามีคุณประโยชน์ของการผลิตแบบเติมวัสดุ ด้วยช่องทางภายในและผนังที่บางอย่างไม่น่าเชื่อ ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุด้วยวิธีอื่น”

4. ความเชี่ยวชาญโลหะของ Application Innovation Group

DMP Factory 500 ทำให้เป็นไปได้ที่จะผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่คุณภาพสูงที่ไร้รอยต่อ ขนาดใหญ่ได้ถึง 500 มม x 500 มม x 500 มม (ที่มา: MoMac)

เพื่อเร่งการเข้าถึงการพิมพ์โลหะสเกลใหญ่ล่วงหน้าก่อนการติดตั้ง DMP Factory 500 ของตนเอง Rodin Cars ทำงานกับ Application Innovation Group (AIG) ของ 3D Systems เพื่อทำการพิมพ์กระปุกเกียร์ไทเทเนียมอันแรก AIG ของ 3D Systems เป็นทรัพยากรโลกพร้อมประสบการณ์และเทคโนโลยีที่จะสนับสนุนแอปพลิเคชันการผลิตแบบเติมวัสดุข้ามอุตสาหกรรม และสามารถแนะนำและช่วยเหลือโครงการในทุกขั้นตอน ตั้งแต่การพัฒนาแอปพลิเคชันและวิศวกรรมส่วนหน้า ไปจนถึงการตรวจสอบความถูกต้องเครื่องมือ การตรวจสอบความถูกต้องกระบวนการ และคุณสมบัติชิ้นส่วน

3D Systems ได้ให้ความรู้และการถ่ายทอดเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องแก่ Rodin Cars ตั้งแต่เมื่อนำการผลิตแบบเติมวัสดุมาใช้ครั้งแรก ช่วยบริษัทรถยนต์เพิ่มความเข้าใจในหลักการที่จำเป็นสำหรับความสำเร็จกับการออกแบบและการผลิตแบบเติมวัสดุ อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนไปยังรูปแบบการพิมพ์ขนาดใหญ่จำเป็นต้องมีแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดชุดใหม่ AIG ของ 3D Systems ให้บริการพัฒนาแอปพลิเคชันและวิศวกรรมเพื่อช่วย Rodin Cars พิสูจน์แนวคิดของบริษัท รวมถึงการเขียนโปรแกรมขั้นสุดท้ายของส่วนประกอบกระปุกเกียร์ 4 ชิ้นและการพิมพ์กระปุกเกียร์อันแรก 3D Systems ยังให้ไฟล์บิลด์ที่เขียนโปรแกรมแล้วและการถ่ายโอนเทคโนโลยีเพื่อเร่งเส้นทางสู่การพิมพ์โลหะสเกลใหญ่ที่ประสบความสำเร็จ ตามด้วยการติดตั้ง DMP Factory 500 ณ สถานที่ของ Rodin Cars

อ้างอิง: https://www.etmm-online.com