إنتاج سيارة سباق على طابعات ثلاثية الأبعاد وماكينات CNC. الطلاب والسباق والإنتاج الرقمي في روسيا

مرحبا اصدقاء! معك ، فاسيلي كيسيليف ، هذه هي مدونتي ثلاثية الأبعاد حول الإنتاج الرقمي واليوم نقوم بزيارة MGTU im. بومان ، مع فريق الهندسة وسباق الطلاب بومان راسينغ تيم ، الذي يشارك ، في وقت فراغه من الدراسة ، إنشاء مثل هذه السيارات السباق هنا والمشاركة في سباق الفورمولا الطالب الدولي.



يستخدم مبدعو هذه المعجزة التكنولوجية أدوات الإنتاج الرقمية: النمذجة ثلاثية الأبعاد ، والمسح الضوئي ، ومحاكاة العمليات ، ويتم إنشاء العديد من وحدات الجهاز على آلات CNC والطابعات ثلاثية الأبعاد . بدون كل هذا ، من المستحيل ببساطة التنافس في الساحة الدولية حيث تجري هذه المسابقات.

حسنًا ، هل أنت على استعداد لمعرفة كيفية تصميم هذه السيارة بالضبط؟
هيا!





معنا دينيس سالزمان قائد فريق بومان ريسينغ:



Formula Student هي مسابقة غير عادية ، بما في ذلك الحياة الطلابية. المسابقات الدولية ، التصميم - هذا ليس مجرد مشروع سباق ، إنه تعليمي في المقام الأول.



يتعلم الطلاب ، ويتعلمون "من الألف إلى الياء" - ما هو الإنتاج ، وما هو المشروع وكيفية تنفيذه ، وكيفية إدارته.



إذا تحدثنا عن المسابقات ، فهذا ليس سباقًا واحدًا فقط ، بل هو مجموعة من الاختبارات الديناميكية ، وسباق التحمل ، والاختبارات الثابتة ، والتي تتضمن عرضًا للمشروع وقصة عن الحلول التقنية المطبقة وخطة الإنتاج مع حساب التكلفة.



يدرس المشاركون في المشروع الإنتاج والاستعداد للمستقبل ، لمشاركتهم النشطة في عمليات الإنتاج - وهذا ما يجذب الجهات الراعية.



يتم تطوير السيارات عن طريق الإنتاج الرقمي ، لكن كبير مهندسينا بافيل ميخائيلوف سيخبرك بذلك.



بافيل ميخائيلوف - كبير مهندسي BRT:

نستخدم الكثير من البرامج المختلفة في إنتاج السيارة. يتم تجميع السيارة في برنامج SolidWorks ، لتنظيم العمل الذي نستخدمه SolidWorks PDM ، أي لدينا مجموعة من الأنظمة ، وهي منظمة تمامًا ، كل نظام لديه بعض الأنظمة الفرعية ، وبفضل استخدام PDM ليس لدينا مشاكل لذلك العمل مع تجميع واحد من عدد كبير بما فيه الكفاية من أجهزة الكمبيوتر.

هذا ما يبدو عليه تجميع السيارة:



يبدأ التصميم نفسه بنموذج التخطيط ، الذي يمكننا من خلاله تحديد توزيع الوزن ، وارتفاع مركز الكتلة ، ولحظات القصور الذاتي حول المحور الأفقي والرأسي.



نحن نستخدم برمجيات متخصصة ، على سبيل المثال - لتطوير التعليق ، نستخدم برنامج OptimumKinematics ، يبدو شيئًا مثل هذا.



في ذلك ، يمكننا تطوير الكينماتيكا لتعليقنا. يمكننا أيضًا محاكاة الحركة فيه والحصول على معلمات هندسية معينة في شكل جداول أو رسوم بيانية.

من أجل التحقق من القوة الهيكلية ، نستخدم عددًا من البرامج ، مثل ANSYS. نستخدم أيضًا Siemens NX.



نقوم بإجراء الكثير من الحسابات في برنامج HyperMesh ، بشكل رئيسي - على التصميمات المركبة.



نستخدم المسح ثلاثي الأبعاد في مرحلة التصميم ، من أجل وضع جزء موجود بالفعل في المشروع ، على سبيل المثال ، نموذج ممسوح ضوئيًا للمحرك في تجميع سيارة جديدة.



هذا ضروري لربط جميع العناصر به. نشتري محركًا ، لكننا نعدله إلى حد ما. عند التصميم ، نستخدم آلة قياس الإحداثيات لتحديد موقع جميع العقد المتصلة بدقة. نقوم بتطوير العديد من التفاصيل من جديد. على سبيل المثال ، غطاء مولد.



لم يكن لدينا مولد قياسي ، كان علينا تطوير وطباعة وإلقاء مثل هذه التفاصيل باستخدام النموذج المحروق.

بطبيعة الحال ، نطبق أيضًا التحسين الطوبولوجي. أحد الأمثلة على ذلك هو مفصل التوجيه لسيارتنا ، لذلك فهو يبحث عن التحسين الطوبولوجي.



بعد ذلك ، يتم تفسير النموذج والحصول على نموذج رقمي لقطع الليزر والانحناء واللحام. نظرًا لأن هذه العمليات دقيقة للغاية ، يتم تجميع الجزء بعد ذلك ببساطة وإحراقه ببساطة. تتم معالجة مقاعد محامل الهاون بالفعل في المصنع ، على مخرطة تقليدية ، على الرغم من أنه ، من حيث المبدأ ، يمكن القيام بذلك أيضًا على آلات CNC ، ولكن هذا لم يعد ضروريًا.

يتم توفير تراخيص معظم البرامج ، مثل SolidWorks و Siemens NX ، للجامعة من قبل المطورين مجانًا. في الآونة الأخيرة ، حصلنا على ترخيص برنامج EPLAN صمم فيه كهربائيينا جميع الأسلاك.

بافيل ، كهربائي الفريق:



بدءًا من هذا العام ، بدأنا في تصميم جميع كهرباء سيارتنا في حزمة برامج خاصة تسمى Harness proD ، والتي تقدمها EPLAN.

يسمح لك هذا بحساب جميع أطوال الأسلاك مسبقًا وفقًا للمخطط.



من خلال وضع الأسلاك في رسم تخطيطي ثلاثي الأبعاد ، نقوم بإنشاء رسمنا ، لوحة تجميع ، والتي يتم استخدامها مباشرة لتجميع الأسلاك.



سيتم معرفة جميع أطوال الأسلاك والعزل مسبقًا ، مما يساعد على تجنب الأخطاء. هذا يبسط إلى حد كبير التصميم والتصنيع.



استغرق الأمر حوالي 3-4 أشهر لتصميم الأسلاك في السيارة ، وهو أمر جيد جدًا لمثل هذا العدد من المكونات والاستخدام الأول للبرنامج.



نقوم أيضا بتصميم لوحات. لدينا وحدة التحكم الخاصة بنا.



قمنا هذا العام بتطوير أشياء مثيرة للاهتمام مثل موسعات أجهزة الاستشعار والمزدوجات الحرارية - Can Multiplexer يسمح لك بتوصيل المزيد من أجهزة الاستشعار بوحدة التحكم في المحرك والحصول على مزيد من المعلومات. هذا يساعدنا كثيرًا عند إجراء العديد من الاختبارات وتحديد أي أخطاء.

لدينا لوحات مخصصة أخرى. هذه هي: التحكم في مصراع المحرك ، التحكم في نظام DLS ، التحكم في ملف الجناح.



يتم التحكم في الجناح تلقائيًا ، مع مراعاة قراءات مستشعرات السرعة والتسارع.

دينيس سالزمان:

ما الفرق بين إجراء المسابقات في روسيا والخارج؟ بشكل عام ، في روسيا يحاولون الامتثال لجميع نقاط اللوائح المقبولة بشكل عام.



في حين أن المرحلة الروسية من Formula Student غير معتمدة كمسؤول ، كما هو الحال في البلدان الأخرى ، فإن متطلبات اللوائح أخف قليلاً. يوجد الآن في روسيا حوالي 20 فريق FS في جميع أنحاء البلاد ، وعددهم يتزايد ، والمشروع يتوسع.



كل جامعة تقنية تحترم نفسها في الخارج لديها فريقها الخاص في هذا الفصل ، والعديد منها لديه أكثر من واحد - هناك فرق في فئة السيارات الكهربائية ، وهناك فرق بدون طيار ، ونحن نفكر أيضًا في تطوير سيارة بدون طيار بناءً على أحد طرازات سياراتنا.



بافيل ميخائيلوف:

الآن سأوضح كيف ننتج سياراتنا.



هنا نجمع بعض العناصر الصغيرة لسيارتنا. هنا ، على سبيل المثال ، بطانات عجلة القيادة التي تنتجها الطباعة ثلاثية الأبعاد مباشرة.



نصنع بعض الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد لتجربة نموذج أولي لجزء قبل أن نجعل الجزء نفسه من المعدن. هذا يوفر الوقت والمال.


هناك أجزاء محملة مطبوعة مباشرة على 3D ، مثل حوامل المبرد. هناك أيضًا عدد كبير من العناصر المطبوعة التي لم يتم تحميلها ، مثل حاملي العلب الإلكترونية وأجزاء أخرى.

في السيارات السابقة ، كان لدينا مشعبات مدخل مطبوعة باستخدام تقنية SLM ، ونحن ندرس إمكانية الطباعة ثلاثية الأبعاد وعناصر أخرى.

هناك المزيد والمزيد من الأجهزة التي يمكن طباعتها بالبلاستيك الإنشائي عالي القوة والمقاومة للحرارة. لقد أصبحت أرخص وأقل تكلفة من ذي قبل. الآن أصبح من الممكن بالفعل شراء طابعة يمكنها الطباعة بالبلاستيك الإنشائي مقابل 300-400 ألف.

بافل:

بطبيعة الحال ، سوف نستخدم مثل هذه التقنيات. الآن ، إذا كان الجزء مسؤولًا ومعقدًا جدًا للتصنيع على جهاز التوجيه ، فإننا نلجأ إلى الصب من الألومنيوم.



للقيام بذلك ، نقوم بالطباعة المسبقة للنموذج الرئيسي على الطابعة ، ونملأه بالجبس ، ونحرقه للحصول على قالب الحقن. يعتبر صب الألومنيوم تقنية جيدة ، ولكن عند الصب تحت وزنه ، يمكن أن يسبب الألومنيوم عيوبًا مثل الأحواض ، وبعض الانكماش ، إلخ. تقضي الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على هذه المشاكل ، ولكنها حتى الآن ليست متاحة لنا.

هنا نصنع منتجات من مواد مركبة. نحن نستخدم ألياف الكربون والألياف الزجاجية والراتنج والمصفوفة - كما نقوم بطباعة المصفوفات للأجزاء الصغيرة على طابعة ثلاثية الأبعاد.



اتضح سطح جميل أنيق.



نقوم أيضًا بتصنيع الألواح ثلاثية الطبقات. هنا ، على سبيل المثال ، عينة اختبار لدراسة خصائص المادة. صمدت هذه اللوحة ، مع وزنها الخفيف ، طن ونصف الحمولة.



نحن نخطط لاستخدام هذه الألواح في الهيكل الداعم لآلة المستقبل. هناك عدة طبقات من ألياف الكربون على كلا الجانبين ، وأقراص العسل من الألومنيوم في الداخل.



اتضح لوحة شطيرة قوية وخفيفة الوزن للغاية.

لإنتاج جميع المركبات تقريبًا ، نستخدم تكنولوجيا التسريب بالفراغ. نضع المركب في طبقات في كيس ، ونضخ الهواء على جانب واحد وبدء الراتينج على الجانب الآخر. يعمل الضغط الجوي على ضغط قطعة العمل أثناء بلمرة الراتنج وهو شديد التحمل.



نستخدم أيضًا مواد ما قبل التحضير - ألياف مشربة مسبقًا. هذا يساعد في تقليل وزن الهيكل. كانت سيارتنا لعام 2017 تزن 190 كيلوغرامًا بدون طيار. يجب أن يزن القادم 3-4 كيلوغراما أخف وزنا. هناك عدد قليل جدًا من الكرات النارية لهذه الكتلة التي تم إنشاؤها بميزانية مماثلة على المسرح العالمي.

تتسارع السيارة إلى 100 كم / ساعة في 4.1-4.2 ثانية ، حسب الظروف الجوية.



هنا لدينا مصفوفة لإنتاج تشكيل جانبي. وهي مصنوعة من البلاستيك النموذجي باستخدام آلة CNC .



هذه المصفوفة أغلى بكثير من المصفوفة المطبوعة ثلاثية الأبعاد - البلاستيك باهظ الثمن ، والمعالجة ليست رخيصة أيضًا ، ولكن ليس من الممكن دائمًا طباعة مصفوفة كبيرة بما يكفي وتفي بمتطلبات أخرى - يجب أن يتم خبز بعض الأجزاء في فرن عند درجات حرارة عالية ، والبلاستيك العادي ليس ودودًا جدًا مع هذا ، عليك استخدام تلك المتخصصة.

دينيس:

نحن فريق منفتح للغاية وسوف نقبل أي شخص تقريبًا طالب من بومانكا ولديه اهتمامات ومعرفة ذات صلة. من الصعب البقاء في فريق للانضمام إليه.



في مرحلة موسكو من FS ، احتلنا المركز الأول مرتين ، في 2015 و 2016. الأمر أكثر صعوبة على الساحة الدولية - احتلنا الأماكن الأربعين في المسابقات الأوروبية ، من 80-100. هناك مكان تنمو وما نسعى إليه.



عادة ما تقام مسابقات مرحلة FS في موسكو في سبتمبر-أكتوبر ، لتهتف.



مشروع "شبه جزيرة القرم" هو دراجة شبابية طورتها BRT.



في السنوات القادمة ، من المقرر إطلاقه في سلسلة.



يوجد بالفعل نموذج أولي يعمل.



نريد أن نجعل هذه السيارة في متناول اليد ، سيكلف ما يصل إلى 800 ألف روبل.

بافل:

في هذه الغرفة نعمل بالمعدن - رأينا ، قطع ، طحن.



هذه طاولة لحام خاصة مجهزة بمجموعة من الأجهزة التي تسمح لك بوضع الأنابيب عليها بدقة تامة وفقًا للنموذج.



على ذلك ترى إطار سيارتنا لموسم 2016 ، نحن نعمل على قياس صلابته ، من أجل التحقق بشكل أكثر دقة من نموذج الحساب لدينا ، سيساعد ذلك على النظر في مثل هذه الأشياء في المستقبل بدقة أكبر.

الإطار هجين - يستخدم الأنابيب الفولاذية وأنابيب ألياف الكربون المصنعة في مصنع Khotkovo. مثال جيد على استبدال الواردات.



يتم توصيلها بالأنابيب الفولاذية ، وهي ضرورية بشكل أساسي من أجل اللحام بالعقد. هذا يسمح لنا بتبسيط التصميم بشكل كبير ، وتوفير حوالي سبعة كيلوغرامات من هذا الإطار. يقلل قليلاً من صلابة الالتواء ، ولكن قليلاً.

كما نستخدم الألواح المركبة. على سبيل المثال ، يتم تثبيت الدواسات على لوحة مركبة من ثلاث طبقات ، والدواسة هي عنصر محمل إلى حد ما في السيارة ، وخاصة دواسة الفرامل ، والتي في وقت الكبح لا تمثل فقط الجهد العضلي للسائق ، ولكن أيضًا جزءًا من وزنه ، بسبب القصور الذاتي. وفقًا للوائح ، يجب أن تتحمل دواسة الفرامل 200 كجم على الأقل ، وتقوم بذلك بشكل مثالي.



لدينا ذراع آلي. سوف تطحننا مصفوفات الأبعاد ، على سبيل المثال ، لمجموعة أدوات أو مونوكوك ، وهو حجم السيارة بأكملها تقريبًا.

بعد تجميع الإطار وإرفاق جميع العقد ، يذهب إلى الاختبارات. يمكننا تجربة بعض الأشياء قبل تجميع السيارة تمامًا ، على سبيل المثال - لدينا منصات لاختبار المحرك. لكن مشغل المحرك الرئيسي لفريق إيفان سيتحدث بشكل أفضل عن هذا.

إيفان:

لدينا موقف تطهير بجانب مختبر محطات الوقود.



في منصة التطهير ، نقوم بتطهير عناصر أنظمة السحب ، وقياس المقاومة ، وتحسينها. في منصات الوقود ، يختبر الموظفون أنظمة وقود جديدة.

هنا هو موقف التطهير. هنا نرى رأس الاسطوانة.



من هنا ، يتم التحكم في جميع المعدات ، باستخدام أجهزة الكمبيوتر والخوادم الخاصة.



هنا لدينا مجموعة اختبار كلاسيكية ، يمكن للمرء أن يقول ،



هذا الحامل قادر على تسريع المحرك وقياس قوته وعزمه على مدى واسع ، بالإضافة إلى قياس المعلمات الأخرى. تبلغ مساحة الحامل حوالي 800 حصان.



في هذا المربع ، يتم تثبيت محرك Formula Student. هذا هو المحرك فقط ، وليس محطة توليد الطاقة ككل - ويشمل أيضًا نظام السحب ، والمبرد الداخلي ، والشاحن التوربيني ، والمقيّد مع تقييد تدفق الهواء ونظام العادم.



مصنع المحركات ، ولكن تم الانتهاء من جميع التفاصيل تقريبًا من قبلنا. تمت إضافة أجهزة استشعار ، وتم تغيير بعض النواتج ، وتم استبدال الشموع والملفات ، وتم إجراء تحسينات على رأس الأسطوانة ، على علبة المرافق ، وتم استبدال بعض العناصر عن طريق تطويرها بالكامل من قبلنا - عناصر السحب ، وغطاء المولد ، وعناصر نظام التبريد ، وعناصر نظام الزيت - تم عمل الكثير من الصفر.



هنا المبرد البيني الخاص بنا. كما أن لديها جميع الأجزاء المخصصة تقريبًا.



هنا الكربون ، هنا مدخل الألمنيوم. أردنا أيضًا أن نجعل المدخل مصنوعًا من الكربون ، لكن انخفاض الضغط ، من عدة أجواء إلى أقل من الغلاف الجوي ، في نفس الوقت الذي يعمل فيه التسخين القوي ، يشوه الجزء.



العديد من الأجزاء مصنوعة أيضًا من الكربون في نظام التبريد والمكونات الأخرى.



رائع أن هناك مثل هذه المشاريع. من الجيد والمثير للدهشة بشكل خاص أن هذا لا يحدث في مكان ما في شتوتغارت أو ديترويت ، ولكن في روسيا. ومن المشجع أيضًا أن المشروع يتضمن أدوات إنتاج رقمية بنسبة 100٪ - من التصميم إلى تصنيع الأجزاء النهائية.



وجميع الطلاب العاديين الذين يعملون على الحماس يفعلون ذلك. يبحث الرجال عن رعاة لمشروعهم. إذا كنت مهتمًا وتريد مساعدتهم ، انتبه إلى تفاصيل الاتصال في النهاية.



حول هذه المسألة تنتهي. كان اليوم يوم مزدحم للغاية.


فاسيلي كيسيليف ، الرئيس التنفيذي ومؤسس Top 3D Shop
اشترك في قناة يوتيوب حتى لا تفوتك مقاطع الفيديو المثيرة للاهتمام ، على Instagram ، اكتب التعليقات والرسائل على Facebook .

لتنفيذ تقنيات الإنتاج الرقمي في مؤسستك ، اتصل بنا :
البريد الإلكتروني: sales@top3dshop.ru
هاتف: 8 (499) 322-23-19

يمكنك أن تصبح شريكًا في فريق Bauman Racing:
البريد الإلكتروني: team@baumanracing.ru
مدير المشروع: دميتري أوليغ أونيشتشينكو +7 (925) 475-75-70

هل تريد أخبارًا أكثر إثارة للاهتمام من عالم التكنولوجيا ثلاثية الأبعاد؟

اشترك معنا في مواقع التواصل الاجتماعي. الشبكات: