Bonjour mes amis! Avec vous,
Vasily Kiselev ,
voici mon vlog 3D sur la production numérique et aujourd'hui nous visitons MGTU im. Bauman, avec l'équipe étudiante d'ingénierie et de course Bauman Racing Team, qui est engagée, pendant son temps libre à étudier, à créer de telles voitures de course et à participer à des courses internationales de Formula Student.
Les créateurs de ce miracle de la technologie utilisent des outils de production numériques:
modélisation 3D ,
numérisation , simulation de processus, de nombreuses unités de l'appareil sont créées sur des
machines CNC et
des imprimantes 3D . Sans tout cela, il est tout simplement impossible de concourir sur la scène internationale où ces compétitions ont lieu.
Eh bien, êtes-vous prêt à découvrir exactement comment cette voiture est conçue?
Allez-y!
Avec nous Denis Salzman, capitaine du Bauman Racing Team:
Formula Student est une compétition inhabituelle, y compris pour la vie étudiante. Compétitions internationales, design - ce n'est pas seulement un projet de course, c'est avant tout pédagogique.
Les élèves apprennent, apprennent «de A à Z» - qu'est-ce que la production, qu'est-ce qu'un projet et comment le mener, comment le gérer.
Si nous parlons de compétitions, ce n'est pas seulement une course, c'est un ensemble de tests dynamiques, de course d'endurance et de tests statiques, qui incluent une présentation du projet et une histoire sur les solutions techniques appliquées et le plan de production avec calcul des coûts.
Les participants au projet étudient la production et préparent l'avenir, pour leur participation active aux processus de production - c'est ce qui attire les sponsors.
Le développement des voitures se fait au moyen de la production numérique, mais notre ingénieur en chef Pavel Mikhailov vous en parlera.
Pavel Mikhailov - ingénieur en chef de BRT:
Nous utilisons beaucoup de logiciels différents dans la production de la voiture. La voiture est assemblée dans le programme SolidWorks, pour l'organisation du travail, nous utilisons SolidWorks PDM, c'est-à-dire que nous avons un ensemble de systèmes, ils sont assez structurés, chaque système a des sous-systèmes, et grâce à l'utilisation de PDM, nous n'avons aucun problème pour que travailler avec un assemblage à partir d'un nombre suffisamment important d'ordinateurs.
Voici à quoi ressemble l'assemblage de la voiture:
La conception elle-même commence par le modèle de disposition, par lequel nous pouvons déterminer la répartition du poids, la hauteur du centre de masse, les moments d'inertie autour de l'axe horizontal et vertical.
Nous utilisons un logiciel spécialisé, par exemple - pour développer la suspension, nous utilisons le programme OptimumKinematics, cela ressemble à ceci.
Nous pouvons y développer la cinématique de notre suspension. Nous pouvons également simuler le mouvement et obtenir certains paramètres géométriques sous forme de tableaux ou de graphiques.
Afin de vérifier la résistance structurale, nous utilisons un certain nombre de programmes, tels que ANSYS. Nous utilisons également Siemens NX.
Nous effectuons beaucoup de calculs dans le programme HyperMesh, principalement - sur des conceptions composites.
Nous utilisons la numérisation 3D au stade de la conception, afin de placer une pièce déjà existante dans le projet, par exemple, une maquette numérisée du moteur dans l'assemblage d'une nouvelle voiture.
Cela est nécessaire pour y connecter tous les éléments. Nous achetons un moteur, mais nous le modifions un peu nous-mêmes. Lors de la conception, nous utilisons une machine de mesure de coordonnées pour déterminer avec précision la position de tous les nœuds de connexion. Nous développons à nouveau de nombreux détails. Par exemple, un couvercle de générateur.
Nous n'avions pas de générateur standard, nous devions développer, imprimer et mouler un tel détail en utilisant le modèle gravé.
Naturellement, nous appliquons également l'optimisation topologique. Un exemple est le porte-fusée de notre voiture, il s'occupe donc de l'optimisation topologique.
Après cela, le modèle est interprété et un modèle numérique est obtenu pour la découpe laser, le pliage et le soudage. Comme ces opérations sont très précises, la pièce qui suit est simplement assemblée et simplement échaudée. Les sièges pour roulements de mortier sont déjà traités en usine, sur un tour conventionnel, bien que, en principe, cela puisse également être fait sur des machines CNC , mais ce n'est plus nécessaire.
Les licences de la plupart des programmes, tels que SolidWorks et Siemens NX, sont fournies gratuitement à l'université par les développeurs. Récemment, nous avons obtenu une licence de programme EPLAN dans laquelle notre électricien a conçu tout le câblage.Pavel, électricien de l'équipe:
À partir de cette année, nous avons commencé à concevoir tous les composants électriques de notre voiture dans un logiciel spécial appelé Harness proD, fourni par EPLAN.
Cela vous permet de calculer à l'avance toutes les longueurs des fils conformément au schéma.
En plaçant les fils dans un diagramme en trois dimensions, nous générons notre dessin, un panneau d'assemblage, qui est utilisé directement pour assembler le câblage.
Toutes les longueurs de fils et l'isolation seront connues à l'avance, ce qui contribuera à éviter les erreurs. Cela simplifie considérablement la conception et la fabrication.
Il nous a fallu environ 3-4 mois pour concevoir le câblage dans la voiture, ce qui est très bon pour un tel nombre de composants et la première utilisation du programme.
Nous concevons également des planches. Nous avons notre propre unité de commande de boîte de vitesses.
Cette année, nous avons développé des choses intéressantes comme des extenseurs pour capteurs et thermocouples - Can Multiplexer vous permet de connecter encore plus de capteurs à notre unité de contrôle moteur et d'obtenir plus d'informations. Cela nous aide beaucoup lors de nombreux tests et pour identifier les erreurs.
Nous avons d'autres planches personnalisées. Ce sont: le contrôle de l'obturateur moteur, le contrôle du système DLS, le contrôle du profil de l'aile.
L'aile est contrôlée automatiquement, en tenant compte des relevés des capteurs de vitesse et d'accélération.Denis Salzman:
Quelle est la différence entre l'organisation de compétitions en Russie et à l'étranger? En général, en Russie, ils essaient de se conformer à tous les points des réglementations généralement acceptées.
Bien que la scène russe de la Formula Student ne soit pas certifiée comme officielle, comme dans d'autres pays, les exigences de la réglementation sont donc légèrement plus douces. Maintenant, en Russie, il y a environ 20 équipes FS dans tout le pays, et leur nombre augmente, le projet s'étend.
Chaque université technique qui se respecte à l'étranger a sa propre équipe dans cette classe, et beaucoup en ont plus d'une - il y a des équipes dans la classe des voitures électriques, il y en a sans pilote, et nous pensons également à développer une voiture sans pilote basée sur l'un de nos modèles de voitures.
Pavel Mikhailov:
Je vais maintenant montrer comment nous produisons nos voitures.
Ici, nous collectons quelques petits éléments de notre voiture. Ici, par exemple, des garnitures de volant produites directement par impression 3D.
Nous fabriquons des pièces imprimées en 3D pour essayer un prototype de pièce avant de fabriquer la pièce elle-même en métal. Cela permet d'économiser du temps et de l'argent.
Il y a des pièces chargées imprimées directement sur 3D, comme les supports de radiateur. Il existe également un grand nombre d'éléments imprimés non chargés, tels que des supports de boîtiers électroniques et d'autres pièces.
Sur les voitures précédentes, nous avions des collecteurs d'admission imprimés en utilisant la technologie SLM, nous envisageons la possibilité d'une impression 3D et d'autres éléments.De plus en plus d'appareils peuvent imprimer avec des plastiques structurels à haute résistance et résistants à la chaleur. Ils deviennent moins chers et plus abordables qu'auparavant. Maintenant, il est déjà possible d'acheter une imprimante capable d'imprimer avec des plastiques structurels pour 300 à 400 000 euros.
Pavel:
Naturellement, nous utiliserons de telles technologies. Maintenant, si la pièce est responsable et trop compliquée à fabriquer sur la toupie, on a recours à la coulée en aluminium.
Pour ce faire, nous pré-imprimons le modèle maître sur l'imprimante, le remplissons de gypse, le brûlons pour obtenir un moule d'injection. La coulée de l'aluminium est une bonne technologie, mais lors de la coulée sous son propre poids, l'aluminium peut provoquer des défauts tels que des éviers, un certain retrait, etc. L'impression 3D sur métal élimine ces problèmes, mais jusqu'à présent, elle n'est pas disponible pour nous.
Ici, nous fabriquons des produits à partir de matériaux composites. Nous utilisons de la fibre de carbone et de la fibre de verre, de la résine et une matrice - nous imprimons également des matrices pour de petites pièces sur une imprimante 3D.
Il se révèle une belle surface soignée.
Nous fabriquons également des panneaux à trois couches. Voici, par exemple, un échantillon de test pour étudier les propriétés d'un matériau. Ce panneau, avec son poids léger, a résisté à une tonne et demie de charge.
Nous prévoyons d'utiliser de tels panneaux dans la structure portante de notre future machine. Il y a plusieurs couches de fibre de carbone des deux côtés, des nids d'abeilles en aluminium à l'intérieur.
Il s'avère être un panneau sandwich assez solide et très léger.
Pour la production de presque tous les composites, nous utilisons la technologie d'infusion sous vide. Nous mettons le composite en couches dans un sac, pompons l'air d'un côté et commençons la résine de l'autre. La pression atmosphérique comprime la pièce pendant la polymérisation de la résine et est très durable.
Nous utilisons également des préimprégnés - des fibres préimprégnées. Cela aide à réduire le poids de la structure. Notre voiture 2017 pesait 190 kilogrammes, sans pilote. Le prochain devrait peser 3-4 kilogrammes plus léger. Il y a très peu de boules de feu de cette masse créées avec un budget similaire sur la scène mondiale.
Le véhicule accélère à 100 km / h en 4,1-4,2 s, selon les conditions météorologiques.
Ici, nous avons une matrice pour la production d'un profil d'aile. Il est fabriqué en plastique modèle à l'aide d'une machine CNC .
Une telle matrice est beaucoup plus chère qu'une imprimante imprimée en 3D - le plastique est cher, le traitement n'est pas non plus bon marché, mais il n'est pas toujours possible d'imprimer une matrice suffisamment grande et répondant à d'autres exigences - certaines pièces doivent être cuites dans un four à des températures élevées, les plastiques ordinaires ne sont pas très conviviaux, vous devez en utiliser des spécialisés.Denis:
Nous sommes une équipe très ouverte et accepterons presque tous ceux qui sont des étudiants de Baumanka et qui ont des intérêts et des connaissances pertinents. Il est plus difficile de rester dans une équipe, de la rejoindre.
Au stade de Moscou du FS, nous avons pris les premières places à deux reprises, en 2015 et 2016. C’est plus difficile sur la scène internationale - nous occupions la quarantième place dans les compétitions européennes, de 80 à 100. Il y a où grandir et quoi chercher.
Les compétitions de la phase moscovite de la FS se déroulent généralement en septembre-octobre, venez applaudir.
Le projet «Crimea» est un roadster pour les jeunes développé par BRT.
Dans les années à venir, son lancement est prévu en série.
Un prototype fonctionnel existe déjà.
Nous voulons rendre cette voiture abordable, elle coûtera jusqu'à 800 000 roubles.Pavel:
Dans cette pièce, nous travaillons avec du métal - nous avons vu, coupé, broyé.
Il s'agit d'une table de soudage spéciale équipée d'un ensemble de dispositifs qui vous permettent de régler des tuyaux assez précisément en fonction du modèle.
Sur celui-ci vous voyez le cadre de notre voiture de la saison 2016, nous travaillons pour mesurer sa rigidité, afin de vérifier plus précisément notre modèle de calcul, cela aidera à envisager de telles choses à l'avenir avec plus de précision.
Le cadre est hybride - il utilise à la fois des tuyaux en acier et des tuyaux en fibre de carbone fabriqués à l'usine de Khotkovo. Un bon exemple de substitution à l'importation.
Ils sont reliés à des tuyaux en acier, qui sont nécessaires principalement pour souder en nœuds. Cela nous permet de simplifier considérablement la conception, d'économiser environ sept kilogrammes à partir d'un tel cadre. Réduit légèrement sa rigidité en torsion, mais légèrement.
Nous utilisons également des panneaux composites. Par exemple, les pédales sont montées sur un panneau composite à trois couches, et la pédale est un élément assez chargé de la voiture, en particulier la pédale de frein, qui au moment du freinage représente non seulement l'effort musculaire du conducteur, mais également une partie de son poids, en raison de l'inertie. Selon la réglementation, la pédale de frein doit supporter au moins 200 kg, et elle le fait parfaitement.
Nous avons un bras robotisé. Il nous fraisera des matrices dimensionnelles, par exemple, pour un kit carrosserie ou une monocoque, qui est la taille de presque toute la voiture.
Après avoir assemblé le cadre et attaché tous les nœuds, il passe aux tests. Nous pouvons expérimenter certaines choses avant que la voiture ne soit complètement assemblée, par exemple - nous avons des stands pour tester le moteur. Mais le principal opérateur de moteur de l'équipe Ivan en parlera mieux.Ivan:
Nous avons un stand de purge, à côté du laboratoire des usines de combustible.
Au stand de purge, nous purgeons les éléments des systèmes d'admission, mesurons la résistance et les améliorons. Aux stands de carburant, les employés testent de nouveaux systèmes de carburant.
Voici le support de purge. Ici, nous voyons la culasse.
À partir de là, tout l'équipement est contrôlé à l'aide d'ordinateurs et de serveurs spéciaux.
Nous avons ici une suite de tests classique, pourrait-on dire.
Ce support est capable d'accélérer le moteur et de mesurer sa puissance et son couple sur une large plage, ainsi que de mesurer d'autres paramètres. Le stand mesure environ 800 ch.
Dans cette boîte, un moteur Formula Student est installé. Ce n'est que le moteur et non la centrale électrique dans son ensemble - il comprend également le système d'admission, le refroidisseur intermédiaire, le turbocompresseur, le restricteur avec restriction du débit d'air et le système d'échappement.
Usine de moteurs, mais presque tous les détails sont finalisés par nos soins. Des capteurs ont été ajoutés, certaines sorties ont été changées, les bougies et les bobines ont été remplacées, des améliorations ont été apportées à la culasse, au carter, certains éléments ont été remplacés par des éléments complètement développés par nous - éléments d'admission, couvercle de générateur, éléments du système de refroidissement, éléments du système d'huile - beaucoup a été fait à partir de zéro.
Voici notre refroidisseur intermédiaire. Il a également presque toutes les pièces personnalisées.
Voici le carbone, voici l'entrée en aluminium. Nous voulions faire l'admission en carbone, mais la chute de pression, de plusieurs atmosphères en dessous de l'atmosphère, en même temps qu'un fort échauffement, déforment la pièce.
De nombreuses pièces sont également en carbone dans le système de refroidissement et d'autres composants.
Cool qu'il y ait de tels projets. Il est particulièrement bon et surprenant que cela ne se produise pas quelque part à Stuttgart ou à Détroit, mais en Russie. Il est également encourageant de constater que le projet implique des outils de production 100% numériques - de la conception à la fabrication des pièces finales.
Et tous les élèves ordinaires travaillant sur l'enthousiasme le font. Les gars recherchent des sponsors pour leur projet. Si vous êtes intéressé et souhaitez les aider, faites attention aux coordonnées à la fin.
Sur cette question prend fin. Aujourd'hui a été une journée très chargée.
Vasily Kiselev, PDG et fondateur de Top 3D Shop
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