A Formula Student versenysorozatban nem elegendő egy gyors versenyautót megtervezni.
A hallgatói csapatoknak olyan komplex mérnöki rendszert kell létrehozniuk, amelyben a teljesítmény, a tömeg, a megbízhatóság, a gyárthatóság és a fejlesztésre rendelkezésre álló idő egyszerre jelent tervezési szempontot. Ebben a környezetben az additív gyártás, vagyis az ipari 3D nyomtatás nem egyszerűen prototípusgyártási eszköz, hanem a fejlesztési folyamat szerves része.
A VARINEX és a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem együttműködésének egyik fontos területe éppen ennek a technológiai háttérnek a biztosítása. A vállalat évek óta ipari 3D nyomtatással készült alkatrészekkel támogatja a Formula Student versenysorozatban induló BME Formula Racing Team munkáját, valamint más BME-s hallgatói versenycsapatokat is.
A fejlesztési sebesség is versenytényező
Egy Formula Student versenyautó fejlesztése során számos konstrukciós döntést kell rövid idő alatt meghozni. Egy alkatrész első változata ritkán tekinthető véglegesnek: a geometria, a beépíthetőség, a tömeg vagy éppen az aerodinamikai és mechanikai tulajdonságok miatt gyakran több iterációra van szükség.
A hagyományos gyártási eljárások esetében minden módosítás újabb megmunkálási lépéseket, szerszámokat vagy hosszabb gyártási időt jelenthet. Az additív gyártás ezzel szemben lehetővé teszi, hogy a digitális modell módosítását gyorsan kövesse egy új fizikai alkatrész elkészítése.
Ez különösen értékes a versenyautó-fejlesztésben, ahol a rövid iterációs ciklus közvetlenül növeli a mérnökcsapat rendelkezésére álló tesztelési lehetőségeket. A VARINEX támogatásával a csapat rövid idő alatt készíthet prototípusokat és funkcionális alkatrészeket, így a konstrukciós ötletek gyorsabban ellenőrizhetők és továbbfejleszthetők.
Szabadabb geometria, kisebb tömeg
Az ipari 3D nyomtatás egyik legfontosabb mérnöki előnye a geometriai szabadság. Additív technológiával olyan összetett formák, belső struktúrák és optimalizált geometriák is létrehozhatók, amelyek hagyományos forgácsolással nehezen, több alkatrészből vagy jelentős anyagveszteséggel lennének gyárthatók.
A Formula Student esetében ennek különös jelentősége van. A jármű tömegének csökkentése alapvető fejlesztési cél, ugyanakkor az alkatrészeknek továbbra is teljesíteniük kell a merevségi, szilárdsági és biztonsági követelményeket.
Az additív gyártás ezért jól kapcsolható például topológiai vagy generatív tervezési módszerekhez. Ahelyett, hogy a mérnök egy hagyományos gyártási eljárás korlátaihoz igazítaná az alkatrész formáját, a konstrukció egyre inkább a terhelési viszonyokhoz optimalizálható.
Ennek lehetőségeit jól mutatja egy korábbi BME-fejlesztés is: generatív tervezés és fém 3D nyomtatás alkalmazásával futóműalkatrészeknél közel 40 százalékos tömegcsökkentést értek el, miközben az alkatrészek merevsége és teherbírása is javult.
A prototípustól a funkcionális alkatrészig
A korszerű ipari 3D nyomtatás szerepe ma már messze túlmutat a szemléltető modellek készítésén. A megfelelő technológia és alapanyag kiválasztásával funkcionális, valós terhelési környezetben használható alkatrészek is előállíthatók.
Egy versenyautó fejlesztésében az additív gyártás több ponton is beépülhet a mérnöki folyamatba:
- koncepcióellenőrzésnél, amikor gyorsan szükség van egy fizikai modellre;
- beépítési próbáknál, ahol az alkatrészek illeszkedését és hozzáférhetőségét kell ellenőrizni;
- funkcionális prototípusoknál, amelyekkel már valós működési körülmények vizsgálhatók;
- kis darabszámú egyedi alkatrészeknél, ahol hagyományos szerszámozás gazdaságtalan lenne;
- geometriailag optimalizált szerkezeteknél, amelyeknél a kis tömeg és a megfelelő mechanikai teljesítmény egyszerre követelmény.
A technológia valódi előnye tehát nem önmagában a gyors gyártás, hanem az, hogy lerövidíti a tervezés–gyártás–tesztelés–visszacsatolás teljes ciklusát.
Ipari technológia már az egyetemi évek alatt
A BME Formula Racing Team és a VARINEX együttműködésének másik fontos eredménye az oktatás és az ipari gyakorlat közötti kapcsolat erősítése.
A hallgatók nem kizárólag elméleti szinten találkoznak az additív gyártással. Saját konstrukcióikon keresztül tapasztalhatják meg, hogyan kell egy alkatrészt additív gyártásra tervezni, milyen szempontok határozzák meg a technológia és az alapanyag kiválasztását, illetve hogyan illeszthető a 3D nyomtatás egy komplex mérnöki fejlesztési folyamatba.
Ez a tapasztalat túlmutat magán a versenyautón. Az additív gyártás egyre több iparágban jelenik meg a termékfejlesztéstől és prototípusgyártástól egészen a végfelhasználásra szánt alkatrészek előállításáig. A Formula Student projekt így olyan gyakorlati mérnöki környezetet teremt, amelyben a hallgatók már tanulmányaik során ipari szemléletet és közvetlen technológiai tapasztalatot szerezhetnek.
A VARINEX számára ezért a felsőoktatással kialakított együttműködés nem pusztán egy versenycsapat támogatását jelenti. A vállalat célja, hogy a korszerű additív gyártási technológiák az ipari szereplők mellett a jövő mérnökei számára is hozzáférhetők legyenek.
Az additív gyártás mint mérnöki eszköz
A Formula Student különösen jól szemlélteti, hogyan változott meg a 3D nyomtatás szerepe az elmúlt években. A technológia már nem csupán arra szolgál, hogy gyorsan elkészüljön egy prototípus. Megfelelő mérnöki tervezéssel a teljes fejlesztési folyamat hatékonyabbá válhat: rövidebb iterációs ciklusok, nagyobb geometriai szabadság és tömegoptimalizált konstrukciók érhetők el.
A BME Formula Racing Team fejlesztéseinek támogatása egyben azt is megmutatja, milyen eredményeket hozhat az ipar és a felsőoktatás közötti technológiai együttműködés. A hallgatók valódi mérnöki problémákon dolgozhatnak korszerű gyártási megoldásokkal, miközben az ipar olyan szakemberek képzéséhez járul hozzá, akik már pályakezdőként gyakorlati tapasztalattal rendelkeznek a digitális és additív gyártás területén.
A versenypályán minden gramm és minden fejlesztési nap számít. Az ipari 3D nyomtatás pedig éppen ott kínál előnyt, ahol a Formula Student mérnökeinek a legnagyobb szükségük van rá: gyorsabb fejlesztést, nagyobb tervezési szabadságot és optimalizált alkatrészek létrehozásának lehetőségét biztosítja.
Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!
