Hallo Freunde! Mit Ihnen,
Vasily Kiselev , ist dies mein 3D-Vlog über digitale Produktion und heute besuchen wir MGTU im. Bauman, mit dem studentischen Ingenieur- und Rennteam Bauman Racing Team, das in seiner Freizeit nach dem Studium mit der Entwicklung solcher Rennwagen und der Teilnahme am internationalen Formel-Studenten-Rennsport beschäftigt ist.
Die Macher dieses technologischen Wunders verwenden digitale Produktionswerkzeuge:
3D-Modellierung ,
Scannen , Prozesssimulation, viele Einheiten des Geräts werden auf CNC-
Maschinen und
3D-Druckern erstellt . Ohne all dies ist es einfach unmöglich, in der internationalen Arena, in der diese Wettbewerbe stattfinden, anzutreten.
Sind Sie bereit, genau herauszufinden, wie dieses Auto konstruiert wird?
Mach weiter!
Mit uns Denis Salzman, Kapitän des Bauman Racing Teams:
Formula Student ist ein ungewöhnlicher Wettbewerb, auch für das Studentenleben. Internationale Wettbewerbe, Design - dies ist nicht nur ein Rennprojekt, es ist in erster Linie lehrreich.
Die Schüler lernen, lernen „von A bis Z“ - was ist Produktion, was ist ein Projekt und wie man es durchführt, wie man es verwaltet.
Wenn wir über Wettbewerbe sprechen, ist dies nicht nur ein Rennen, sondern eine Reihe von dynamischen Tests, Langstreckenrennen und statischen Tests, die eine Präsentation des Projekts und eine Geschichte über die angewandten technischen Lösungen und den Produktionsplan mit Kostenberechnung umfassen.
Die Projektteilnehmer studieren die Produktion und bereiten sich auf die Zukunft vor, auf ihre aktive Teilnahme an Produktionsprozessen - das zieht Sponsoren an.
Die Entwicklung von Autos erfolgt mittels digitaler Produktion, aber unser Chefingenieur Pavel Mikhailov wird Ihnen davon erzählen.
Pavel Mikhailov - Chefingenieur von BRT:
Wir verwenden viele verschiedene Software bei der Herstellung des Autos. Das Auto ist im SolidWorks-Programm zusammengebaut. Für die Organisation der Arbeit verwenden wir SolidWorks PDM. Das heißt, wir haben eine Reihe von Systemen, sie sind ziemlich strukturiert, jedes System hat einige Subsysteme, und dank der Verwendung von PDM haben wir keine Probleme, so dass Arbeiten Sie mit einer Baugruppe von einer ausreichend großen Anzahl von Computern aus.
So sieht die Montage des Autos aus:
Das Design selbst beginnt mit dem Layoutmodell, anhand dessen wir die Gewichtsverteilung, die Höhe des Schwerpunkts und die Trägheitsmomente um die horizontale und vertikale Achse bestimmen können.
Wir verwenden zum Beispiel spezielle Software - um die Federung zu entwickeln, verwenden wir das OptimumKinematics-Programm, es sieht ungefähr so aus.
Darin können wir die Kinematik unserer Federung entwickeln. Wir können auch Bewegungen darin simulieren und bestimmte geometrische Parameter in Form von Tabellen oder Grafiken erhalten.
Um die strukturelle Festigkeit zu überprüfen, verwenden wir eine Reihe von Programmen, wie z. B. ANSYS. Wir verwenden auch Siemens NX.
Wir führen im HyperMesh-Programm viele Berechnungen durch, hauptsächlich für Verbunddesigns.
Wir verwenden 3D-Scannen in der Entwurfsphase, um ein bereits vorhandenes Teil im Projekt zu platzieren, beispielsweise ein gescanntes Modell des Motors bei der Montage eines neuen Autos.
Dies ist notwendig, um alle Elemente damit zu verbinden. Wir kaufen einen Motor, aber wir modifizieren ihn selbst ziemlich stark. Beim Entwerfen verwenden wir eine Koordinatenmessmaschine, um die Position aller Verbindungsknoten genau zu bestimmen. Wir entwickeln viele Details neu. Zum Beispiel eine Generatorabdeckung.
Wir hatten keinen Standardgenerator, wir mussten ein solches Detail mit dem gebrannten Modell entwickeln, drucken und gießen.
Natürlich wenden wir auch die topologische Optimierung an. Ein Beispiel ist der Achsschenkel für unser Auto, der sich um die topologische Optimierung kümmert.
Danach wird das Modell interpretiert und ein digitales Modell zum Laserschneiden, Biegen und Schweißen erhalten. Da diese Vorgänge sehr genau sind, wird das Teil danach einfach zusammengebaut und einfach verbrüht. Sitze für Mörtellager werden bereits im Werk auf einer herkömmlichen Drehmaschine verarbeitet, obwohl dies grundsätzlich auch auf CNC-Maschinen möglich ist, dies ist jedoch nicht mehr erforderlich.
Die Lizenzen der meisten Programme wie SolidWorks und Siemens NX werden der Universität von Entwicklern kostenlos zur Verfügung gestellt. Kürzlich haben wir eine EPLAN-Programmlizenz erhalten, in der unser Elektriker die gesamte Verkabelung entworfen hat.Pavel, Elektriker des Teams:
Ab diesem Jahr haben wir begonnen, die gesamte Elektrik unseres Autos in einem speziellen Softwarepaket namens Harness proD zu entwerfen, das von EPLAN bereitgestellt wird.
Auf diese Weise können Sie alle Längen der Drähte gemäß dem Schema im Voraus berechnen.
Wenn wir die Drähte in einem dreidimensionalen Diagramm verlegen, erstellen wir unsere Zeichnung, eine Montageplatte, die direkt zum Zusammenbau der Drähte verwendet wird.
Alle Kabellängen und Isolierungen sind im Voraus bekannt, um Fehler zu vermeiden. Dies vereinfacht das Design und die Herstellung erheblich.
Wir haben ungefähr 3-4 Monate gebraucht, um die Verkabelung im Auto zu entwerfen, was für eine solche Anzahl von Komponenten und die erste Verwendung des Programms sehr gut ist.
Wir entwerfen auch Boards. Wir haben ein eigenes Getriebesteuergerät.
In diesem Jahr haben wir so interessante Dinge wie Expander für Sensoren und Thermoelemente entwickelt. Mit Can Multiplexer können Sie noch mehr Sensoren an unser Motorsteuergerät anschließen und weitere Informationen erhalten. Dies hilft uns sehr bei der Durchführung zahlreicher Tests und bei der Identifizierung von Fehlern.
Wir haben andere benutzerdefinierte Boards. Dies sind: Steuerung des Motorverschlusses, Steuerung des DLS-Systems, Steuerung des Flügelprofils.
Der Flügel wird automatisch gesteuert, wobei die Messwerte der Geschwindigkeits- und Beschleunigungssensoren berücksichtigt werden.Denis Salzman:
Was ist der Unterschied zwischen der Durchführung von Wettbewerben in Russland und im Ausland? Im Allgemeinen versuchen sie in Russland, alle Punkte der allgemein anerkannten Vorschriften einzuhalten.
Während die russische Stufe des Formula Student nicht wie in anderen Ländern als offiziell zertifiziert ist, sind die Anforderungen an die Vorschriften etwas milder. Jetzt gibt es in Russland ungefähr 20 FS-Teams im ganzen Land, und ihre Zahl wächst, das Projekt wird erweitert.
Jede sich selbst respektierende technische Universität im Ausland hat ein eigenes Team in dieser Klasse, und viele haben mehr als eines - es gibt Teams in der Klasse der Elektroautos, es gibt unbemannte, und wir denken auch darüber nach, ein unbemanntes Auto zu entwickeln, das auf einem unserer Automodelle basiert.
Pavel Mikhailov:
Jetzt werde ich zeigen, wie wir unsere Autos produzieren.
Hier sammeln wir einige kleine Elemente unseres Autos. Hier beispielsweise Lenkradbeläge, die direkt im 3D-Druck hergestellt werden.
Wir stellen einige 3D-gedruckte Teile her, um einen Prototyp eines Teils anzuprobieren, bevor wir das Teil selbst aus Metall herstellen. Das spart Zeit und Geld.
Es gibt geladene Teile, die direkt auf 3D gedruckt sind, z. B. Kühlerhalterungen. Es gibt auch eine große Anzahl entladener gedruckter Elemente, wie z. B. Halterungen von Elektronikgehäusen und anderen Teilen.
Bei früheren Fahrzeugen wurden Ansaugkrümmer mit SLM-Technologie gedruckt. Wir erwägen die Möglichkeit des 3D-Drucks und anderer Elemente.Es gibt immer mehr Geräte, die mit hochfesten und hitzebeständigen Strukturkunststoffen drucken können. Sie werden billiger und günstiger als zuvor. Jetzt ist es bereits möglich, einen Drucker zu kaufen, der für 300-400.000 mit strukturellem Kunststoff drucken kann.
Pavel:
Natürlich werden wir solche Technologien einsetzen. Wenn das Teil für die Herstellung am Fräser verantwortlich und zu kompliziert ist, greifen wir auf das Gießen aus Aluminium zurück.
Dazu drucken wir das Master-Modell auf dem Drucker vor, füllen es mit Gips und verbrennen es, um eine Spritzgussform zu erhalten. Das Gießen von Aluminium ist eine gute Technologie, aber wenn Aluminium unter seinem eigenen Gewicht gegossen wird, kann es zu Defekten wie Spülen, Schrumpfen usw. kommen. Der 3D-Metalldruck beseitigt diese Probleme, steht uns jedoch bisher nicht zur Verfügung.
Hier stellen wir Produkte aus Verbundwerkstoffen her. Wir verwenden Kohlefaser und Glasfaser, Harz und Matrix - wir drucken auch Matrizen für Kleinteile auf einem 3D-Drucker.
Es stellt sich heraus, eine schöne Oberfläche.
Wir fertigen auch dreischichtige Platten. Hier ist zum Beispiel ein Testmuster zur Untersuchung der Materialeigenschaften. Dieses Paneel mit seinem geringen Gewicht hielt eineinhalb Tonnen Last stand.
Wir planen, solche Paneele in der Tragstruktur unserer zukünftigen Maschine zu verwenden. Auf beiden Seiten befinden sich mehrere Schichten Kohlefaser, innen Aluminiumwaben.
Es stellt sich heraus, dass es sich um eine ziemlich starke und sehr leichte Sandwichplatte handelt.
Für die Herstellung fast aller Verbundwerkstoffe verwenden wir die Vakuuminfusionstechnologie. Wir legen den Verbund in Schichten in einen Beutel, pumpen auf der einen Seite Luft aus und starten das Harz auf der anderen Seite. Atmosphärendruck komprimiert das Werkstück während der Polymerisation des Harzes und ist sehr haltbar.
Wir verwenden auch Prepregs - vorimprägnierte Fasern. Dies hilft bei der Reduzierung des Gewichts der Struktur. Unser 2017er Auto wog 190 Kilogramm ohne Piloten. Der nächste sollte 3-4 Kilogramm leichter wiegen. Es gibt nur sehr wenige Feuerbälle dieser Masse, die mit einem ähnlichen Budget auf der Weltbühne erstellt wurden.
Das Fahrzeug beschleunigt je nach Wetterlage in 4,1 bis 4,2 s auf 100 km / h.
Hier haben wir eine Matrix zur Herstellung eines Flügelprofils. Es besteht aus Modellkunststoff mit einer CNC-Maschine .
Eine solche Matrix ist viel teurer als eine 3D-gedruckte - Kunststoff ist teuer, die Verarbeitung ist auch nicht billig, aber es ist nicht immer möglich, eine Matrix zu drucken, die groß genug ist und andere Anforderungen erfüllt - einige Teile müssen in einem Ofen bei hohen Temperaturen gebacken werden, gewöhnliche Kunststoffe sind damit nicht sehr freundlich, Sie müssen spezielle verwenden.Denis:
Wir sind ein sehr offenes Team und akzeptieren fast jeden, der Baumanka studiert und relevante Interessen und Kenntnisse hat. Es ist schwieriger, in einem Team zu bleiben, sich ihm anzuschließen.
Auf der Moskauer Etappe der FS haben wir 2015 und 2016 zweimal die ersten Plätze belegt. Auf internationaler Ebene ist es schwieriger - wir haben von 80 bis 100 die vierzigsten Plätze in europäischen Wettbewerben belegt. Es gibt wo zu wachsen und was zu streben ist.
Wettbewerbe der Moskauer Bühne der FS finden in der Regel von September bis Oktober statt, um zu jubeln.
Das Projekt „Krim“ ist ein von BRT entwickelter Jugend-Roadster.
In den kommenden Jahren ist der Start in einer Reihe geplant.
Ein funktionierender Prototyp existiert bereits.
Wir wollen dieses Auto erschwinglich machen, es kostet bis zu 800 Tausend Rubel.Pavel:
In diesem Raum arbeiten wir mit Metall - wir haben gesehen, geschnitten, geschliffen.
Dies ist ein spezieller Schweißtisch, der mit einer Reihe von Geräten ausgestattet ist, mit denen Sie Rohre entsprechend dem Modell recht genau darauf einstellen können.
Darauf sehen Sie den Rahmen unseres Autos der Saison 2016, wir arbeiten daran, seine Steifigkeit zu messen, um unser Berechnungsmodell genauer zu verifizieren. Dies wird dazu beitragen, solche Dinge in Zukunft genauer zu betrachten.
Der Rahmen ist hybride - er verwendet sowohl Stahlrohre als auch Kohlefaserrohre, die im Werk Khotkovo hergestellt werden. Ein gutes Beispiel für die Substitution von Importen.
Sie sind mit Stahlrohren verbunden, die vor allem zum Einschweißen von Knoten erforderlich sind. Dies ermöglicht es uns, das Design erheblich zu vereinfachen und etwa sieben Kilogramm eines solchen Rahmens einzusparen. Reduziert leicht die Torsionssteifigkeit, aber leicht.
Wir verwenden auch Verbundplatten. Zum Beispiel sind die Pedale auf einer dreischichtigen Verbundplatte montiert, und das Pedal ist ein ziemlich belastetes Element des Autos, insbesondere das Bremspedal, das zum Zeitpunkt des Bremsens nicht nur die Muskelkraft des Fahrers, sondern auch einen Teil seines Gewichts aufgrund der Trägheit ausmacht. Gemäß den Vorschriften muss das Bremspedal mindestens 200 kg standhalten und es funktioniert perfekt.
Wir haben einen Roboterarm. Es wird uns dimensionale Matrizen fräsen, zum Beispiel für ein Bodykit oder ein Monocoque, das fast so groß ist wie das gesamte Auto.
Nach dem Zusammenbau des Rahmens und dem Anbringen aller Knoten geht es zu den Tests. Wir können zum Beispiel einige Dinge erleben, bevor das Auto komplett zusammengebaut ist - wir haben Stände zum Testen des Motors. Aber der Hauptmotorbetreiber des Teams Ivan wird besser darüber sprechen.Ivan:
Wir haben einen Spülstand neben dem Labor für Brennstoffanlagen.
Am Spülstand spülen wir die Elemente der Ansaugsysteme, messen den Widerstand und verbessern sie. An Tankständen testen Mitarbeiter neue Kraftstoffsysteme.
Hier ist der Spülständer. Hier sehen wir den Zylinderkopf.
Von hier aus werden alle Geräte mithilfe von Computern und speziellen Servern gesteuert.
Hier haben wir eine klassische Testsuite.
Dieser Ständer kann den Motor beschleunigen und seine Leistung und sein Drehmoment über einen weiten Bereich messen sowie andere Parameter messen. Der Stand leistet ca. 800 PS.
In diesem Feld ist ein Formula Student-Motor installiert. Dies ist nur der Motor und nicht das gesamte Kraftwerk - es umfasst auch das Ansaugsystem, den Ladeluftkühler, den Turbolader, die Drossel mit Luftstrombegrenzung und das Abgassystem.
Motorenfabrik, aber fast alle Details werden von uns finalisiert. Sensoren wurden hinzugefügt, einige Ausgänge wurden geändert, Kerzen und Spulen wurden ersetzt, Verbesserungen wurden am Zylinderkopf und am Kurbelgehäuse vorgenommen, einige Elemente wurden durch vollständig von uns entwickelte Elemente ersetzt - Ansaugelemente, Generatordeckel, Elemente des Kühlsystems, Elemente des Ölsystems - vieles wurde von Grund auf neu gemacht.
Hier ist unser Ladeluftkühler. Es hat auch fast alle kundenspezifischen Teile.
Hier ist Kohlenstoff, hier ist der Aluminiumeinlass. Wir wollten auch den Einlass aus Kohlenstoff herstellen, aber der Druckabfall von mehreren Atmosphären auf unter die Atmosphäre bei gleichzeitiger starker Erwärmung verformt das Teil.
Viele Teile bestehen auch aus Kohlenstoff im Kühlsystem und anderen Komponenten.
Cool, dass es solche Projekte gibt. Es ist besonders gut und überraschend, dass dies nicht irgendwo in Stuttgart oder Detroit geschieht, sondern in Russland. Es ist auch ermutigend, dass das Projekt 100% digitale Produktionswerkzeuge umfasst - vom Design bis zur Herstellung der endgültigen Teile.
Und alle gewöhnlichen Studenten, die an Begeisterung arbeiten, tun dies. Die Jungs suchen Sponsoren für ihr Projekt. Wenn Sie interessiert sind und ihnen helfen möchten, achten Sie auf die Kontaktdaten am Ende.
In dieser Frage geht es zu Ende. Heute war ein sehr arbeitsreicher Tag.
Vasily Kiselev, Top 3D Shop CEO & Gründer
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Projektmanager: Dmitry Oleg Onishchenko +7 (925) 475-75-70
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