Hola amigos Contigo,
Vasily Kiselev , este es mi vlog 3D sobre producción digital y hoy estamos visitando MGTU im. Bauman, con el equipo de ingeniería y carreras de estudiantes Bauman Racing Team, que se dedica, en su tiempo libre de estudiar, a la creación de tales autos de carrera aquí y a la participación en carreras internacionales de Formula Student.
Los creadores de este milagro tecnológico utilizan herramientas de producción digital:
modelado 3D ,
escaneo , simulación de procesos, muchas unidades del dispositivo se crean en
máquinas CNC e
impresoras 3D . Sin todo esto, es simplemente imposible competir en el ámbito internacional donde tienen lugar estas competiciones.
Bueno, ¿estás listo para descubrir exactamente cómo se está diseñando este auto?
¡Adelante!
Con nosotros Denis Salzman, capitán del Bauman Racing Team:
Formula Student es una competencia inusual, incluso para la vida estudiantil. Concursos internacionales, diseño: este no es solo un proyecto de carreras, es principalmente educativo.
Los estudiantes aprenden, aprenden "de la A a la Z": qué es la producción, qué es un proyecto y cómo llevarlo a cabo, cómo gestionarlo.
Si hablamos de competencias, esta no es solo una carrera, es un conjunto de pruebas dinámicas y de resistencia, y pruebas estáticas, que incluyen una presentación del proyecto y una historia sobre las soluciones técnicas aplicadas y el plan de producción con cálculo de costos.
Los participantes del proyecto estudian la producción y se preparan para el futuro, para su participación activa en los procesos de producción: esto es lo que atrae a los patrocinadores.
El desarrollo de automóviles se lleva a cabo mediante producción digital, pero nuestro ingeniero jefe Pavel Mikhailov le informará sobre esto.
Pavel Mikhailov - ingeniero jefe de BRT:
Utilizamos muchos programas diferentes en la producción del automóvil. El automóvil está ensamblado en el programa SolidWorks, para la organización del trabajo usamos SolidWorks PDM, es decir, tenemos un conjunto de sistemas, están bastante estructurados, cada sistema tiene algunos subsistemas, y gracias al uso de PDM no tenemos problemas para que trabaje con un ensamblaje desde una cantidad suficientemente grande de computadoras.
Así es como se ve el ensamblaje del automóvil:
El diseño en sí comienza con el modelo de diseño, mediante el cual podemos determinar la distribución del peso, la altura del centro de masa, los momentos de inercia sobre el eje horizontal y vertical.
Usamos software especializado, por ejemplo: para desarrollar la suspensión, usamos el programa OptimumKinematics, se parece a esto.
En él, podemos desarrollar la cinemática de nuestra suspensión. También podemos simular movimiento en él y obtener ciertos parámetros geométricos en forma de tablas o gráficos.
Para verificar la resistencia estructural, utilizamos una serie de programas, como ANSYS. También usamos Siemens NX.
Realizamos muchos cálculos en el programa HyperMesh, principalmente, en diseños compuestos.
Utilizamos el escaneo 3D en la etapa de diseño, para colocar una parte ya existente en el proyecto, por ejemplo, un modelo escaneado del motor en el ensamblaje de un automóvil nuevo.
Esto es necesario para conectarle todos los elementos. Compramos un motor, pero nosotros mismos lo modificamos bastante. Al diseñar, utilizamos una máquina de medición de coordenadas para determinar con precisión la posición de todos los nodos de conexión. Desarrollamos muchos detalles de nuevo. Por ejemplo, una cubierta del generador.
No teníamos un generador estándar, tuvimos que desarrollar, imprimir y emitir tal detalle utilizando el modelo quemado.
Naturalmente, también aplicamos la optimización topológica. Un ejemplo es el muñón de dirección de nuestro automóvil, por lo que se encarga de la optimización topológica.
Después de eso, se interpreta el modelo y se obtiene un modelo digital para corte por láser, doblado y soldadura. Como estas operaciones son muy precisas, la parte posterior simplemente se ensambla y se escalda. Los asientos para cojinetes de mortero ya se procesan en la fábrica, en un torno convencional, aunque, en principio, esto también se puede hacer en máquinas CNC , pero esto ya no es necesario.
Los desarrolladores otorgan gratuitamente a la universidad las licencias de la mayoría de los programas, como SolidWorks y Siemens NX. Recientemente, obtuvimos una licencia de programa EPLAN en la que nuestro electricista diseñó todo el cableado.Pavel, electricista del equipo:
A partir de este año, comenzamos a diseñar todos los sistemas eléctricos de nuestro automóvil en un paquete de software especial llamado Harness proD, que es proporcionado por EPLAN.
Esto le permite calcular de antemano todas las longitudes de los cables de acuerdo con el esquema.
Al tender los cables en un diagrama tridimensional, generamos nuestro dibujo, un panel de ensamblaje, que se usa directamente para ensamblar el cableado.
Todas las longitudes de los cables y el aislamiento se conocerán de antemano, lo que ayudará a evitar errores. Esto simplifica enormemente el diseño y la fabricación.
Nos llevó unos 3-4 meses diseñar el cableado en el automóvil, lo cual es muy bueno para tantos componentes y el primer uso del programa.
También diseñamos tableros. Tenemos nuestra propia unidad de control de caja de cambios.
Este año desarrollamos cosas tan interesantes como expansores para sensores y termopares: Can Multiplexer le permite conectar aún más sensores a nuestra unidad de control del motor y obtener más información. Esto nos ayuda mucho al realizar numerosas pruebas e identificar cualquier error.
Tenemos otros tableros personalizados. Estos son: control del obturador del motor, control del sistema DLS, control del perfil del ala.
El ala se controla automáticamente, teniendo en cuenta las lecturas de los sensores de velocidad y aceleración.Denis Salzman:
¿Cuál es la diferencia entre realizar competencias en Rusia y en el extranjero? En general, en Rusia intentan cumplir con todos los puntos de las regulaciones generalmente aceptadas.
Si bien la etapa rusa del Estudiante de Fórmula no está certificada como oficial, como en otros países, por lo tanto, los requisitos de las regulaciones son ligeramente más leves. Ahora en Rusia hay alrededor de 20 equipos de FS en todo el país, y su número está creciendo, el proyecto se está expandiendo.
Cada universidad técnica que se respeta en el extranjero tiene su propio equipo en esta clase, y muchos tienen más de uno: hay equipos en la clase de autos eléctricos, hay no tripulados, y también estamos pensando en desarrollar un auto no tripulado basado en uno de nuestros modelos de autos.
Pavel Mikhailov:
Ahora mostraré cómo producimos nuestros autos.
Aquí recogemos algunos elementos pequeños de nuestro automóvil. Aquí, por ejemplo, revestimientos de volante producidos directamente por impresión 3D.
Hacemos algunas piezas impresas en 3D para probar un prototipo de una pieza antes de hacerla en metal. Esto ahorra tiempo y dinero.
Hay partes cargadas impresas directamente en 3D, como los montajes del radiador. También hay una gran cantidad de elementos impresos descargados, como los soportes de las carcasas electrónicas y otras partes.
En autos anteriores, teníamos colectores de admisión impresos con tecnología SLM, estamos considerando la posibilidad de imprimir en 3D y otros elementos.Cada vez hay más dispositivos que pueden imprimir con plásticos estructurales de alta resistencia y resistentes al calor. Se están volviendo más baratos y más asequibles que antes. Ahora ya es posible comprar una impresora que puede imprimir con plásticos estructurales por 300-400 mil.
Pavel:
Naturalmente, utilizaremos tales tecnologías. Ahora, si la parte es responsable y demasiado complicada de fabricar en el enrutador, recurrimos a la fundición de aluminio.
Para hacer esto, imprimimos previamente el modelo maestro en la impresora, lo llenamos con yeso, lo quemamos para obtener un molde de inyección. La fundición de aluminio es una buena tecnología, pero cuando se funde bajo su propio peso, el aluminio puede causar defectos tales como sumideros, alguna contracción, etc. La impresión en metal 3D elimina estos problemas, pero hasta ahora no está disponible para nosotros.
Aquí hacemos productos a partir de materiales compuestos. Utilizamos fibra de carbono y fibra de vidrio, resina y matriz; también imprimimos matrices para piezas pequeñas en una impresora 3D.
Resulta una superficie bonita y ordenada.
También fabricamos paneles de tres capas. Aquí, por ejemplo, hay una muestra de prueba para estudiar las propiedades de un material. Este panel, con su peso ligero, soportaba una tonelada y media de carga.
Planeamos usar dichos paneles en la estructura de soporte de nuestra futura máquina. Hay varias capas de fibra de carbono en ambos lados, panales de aluminio en el interior.
Resulta un panel sándwich bastante fuerte y muy ligero.
Para la producción de casi todos los compuestos, utilizamos tecnología de infusión al vacío. Ponemos el compuesto en capas en una bolsa, bombeamos aire por un lado y comenzamos la resina por el otro. La presión atmosférica comprime la pieza de trabajo durante la polimerización de la resina y es muy duradera.
También utilizamos preimpregnados: fibra preimpregnada. Esto ayuda a reducir el peso de la estructura. Nuestro automóvil 2017 pesaba 190 kilogramos, sin piloto. El siguiente debe pesar 3-4 kilogramos más ligero. Hay muy pocas bolas de fuego de esta masa creada con un presupuesto similar en el escenario mundial.
El vehículo acelera a 100 km / h en 4.1-4.2 s, dependiendo de las condiciones climáticas.
Aquí tenemos una matriz para la producción de un perfil de ala. Está hecho de plástico modelo con una máquina CNC .
Tal matriz es mucho más costosa que una impresa en 3D: el plástico es costoso, el procesamiento tampoco es barato, pero no siempre es posible imprimir una matriz que sea lo suficientemente grande y cumpla con otros requisitos: algunas piezas deben hornearse en un horno a altas temperaturas, los plásticos comunes no son muy amigables con esto, debe usar otros especializados.Denis
Somos un equipo muy abierto y aceptaremos a casi cualquier persona que sea estudiante de Baumanka y tenga intereses y conocimientos relevantes. Es más difícil permanecer en un equipo, unirse a él.
En la etapa de Moscú del FS, tomamos los primeros lugares dos veces, en 2015 y 2016. Es más difícil en la escena internacional: ocupamos el cuadragésimo lugar en competiciones europeas, desde 80 hasta 100. Hay dónde crecer y por qué luchar.
Las competiciones de la etapa de Moscú del FS generalmente se llevan a cabo en septiembre-octubre, ven a animar.
El proyecto "Crimea" es un roadster juvenil desarrollado por BRT.
En los próximos años, se planea lanzar en una serie.
Ya existe un prototipo funcional.
Queremos que este automóvil sea asequible, costará hasta 800 mil rublos.Pavel:
En esta sala trabajamos con metal: vimos, cortamos, rectificamos.
Esta es una mesa de soldadura especial equipada con un conjunto de dispositivos que le permiten colocar tuberías con bastante precisión de acuerdo con el modelo.
En él se ve el marco de nuestro auto de la temporada 2016, estamos trabajando para medir su rigidez, a fin de verificar con mayor precisión nuestro modelo de cálculo, esto ayudará a considerar tales cosas en el futuro con mayor precisión.
El marco es híbrido: utiliza tubos de acero y tubos de fibra de carbono fabricados en la planta de Khotkovo. Un buen ejemplo de sustitución de importaciones.
Están conectados a tuberías de acero, que son necesarias principalmente para soldar nudos. Esto nos permite simplificar significativamente el diseño, ahorrar aproximadamente siete kilogramos de dicho marco. Reduce ligeramente su rigidez torsional, pero ligeramente.
También utilizamos paneles compuestos. Por ejemplo, los pedales están montados en un panel compuesto de tres capas, y el pedal es un elemento bastante cargado del automóvil, especialmente el pedal del freno, que en el momento del frenado explica no solo el esfuerzo muscular del conductor, sino también parte de su peso, debido a la inercia. De acuerdo con la normativa, el pedal del freno debe soportar al menos 200 kg, y lo hace a la perfección.
Tenemos un brazo robot. Nos fresará matrices dimensionales, por ejemplo, para un kit de carrocería o un monocasco, que es del tamaño de casi todo el automóvil.
Después de ensamblar el marco y conectar todos los nodos, pasa a las pruebas. Podemos experimentar algunas cosas antes de que el automóvil esté completamente ensamblado, por ejemplo, tenemos soportes para probar el motor. Pero el operador principal del motor del equipo Ivan hablará mejor sobre esto.Ivan:
Tenemos un puesto de purga, al lado del laboratorio de plantas de combustible.
En el puesto de purga, purgamos los elementos de los sistemas de admisión, medimos la resistencia y los mejoramos. En los puestos de combustible, los empleados están probando nuevos sistemas de combustible.
Aquí está el puesto de purga. Aquí vemos la culata.
Desde aquí, todo el equipo está controlado, utilizando computadoras y servidores especiales.
Aquí tenemos un clásico, podría decirse, suite de pruebas.
Este soporte puede acelerar el motor y medir su potencia y par en un amplio rango, así como medir otros parámetros. El stand mide unos 800 CV.
En este cuadro, se instala un motor Formula Student. Este es solo el motor, y no la planta de energía en su conjunto, también incluye el sistema de admisión, el intercooler, el turbocompresor, el restrictor con restricción de flujo de aire y el sistema de escape.
Fábrica de motores, pero casi todos los detalles los finalizamos nosotros. Se agregaron sensores, se cambiaron algunas salidas, se reemplazaron velas y bobinas, se realizaron mejoras en la culata, en el cárter, algunos elementos fueron reemplazados por nosotros completamente desarrollados: elementos de admisión, cubierta del generador, elementos del sistema de enfriamiento, elementos del sistema de aceite, se ha hecho mucho desde cero.
Aquí está nuestro intercooler. También tiene casi todas las piezas personalizadas.
Aquí hay carbono, aquí está la entrada de aluminio. También queríamos hacer la entrada hecha de carbono, pero la caída de presión, desde varias atmósferas hasta debajo de la atmosférica, al mismo tiempo que un fuerte calentamiento, deforma la pieza.
Muchas partes también están hechas de carbono en el sistema de enfriamiento y otros componentes.
Genial que haya tales proyectos. Es especialmente bueno y sorprendente que esto no esté sucediendo en algún lugar de Stuttgart o Detroit, sino en Rusia. También es alentador que el proyecto incluya herramientas de producción 100% digitales, desde el diseño hasta la fabricación de las piezas finales.
Y todos los estudiantes comunes que trabajan con entusiasmo hacen esto. Los chicos están buscando patrocinadores para su proyecto. Si está interesado y quiere ayudarlos, preste atención a los datos de contacto al final.
Sobre este tema llega a su fin. Hoy fue un día muy ocupado.
Vasily Kiselev, CEO y fundador de Top 3D Shop
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