3 डी प्रिंटर और सीएनसी मशीनों पर एक रेसिंग कार का उत्पादन। रूस में छात्रों, रेसिंग और डिजिटल उत्पादन

नमस्कार दोस्तों! आपके साथ, वसीली किसेलेव , डिजिटल उत्पादन के बारे में यह मेरा 3D-vlog है और आज हम MGTU im पर जा रहे हैं। स्टूडेंट इंजीनियरिंग और रेसिंग टीम के साथ बॉमन रेसिंग टीम, जो लगी हुई है, पढ़ाई से अपने खाली समय में, इस तरह की रेसिंग कारों का निर्माण और अंतर्राष्ट्रीय रेसिंग फॉर्मूला स्टूडेंट में भागीदारी।



प्रौद्योगिकी के इस चमत्कार के निर्माता डिजिटल उत्पादन उपकरण का उपयोग करते हैं: 3 डी मॉडलिंग , स्कैनिंग , प्रक्रिया सिमुलेशन, डिवाइस की कई इकाइयां सीएनसी मशीनों और 3 डी प्रिंटर पर बनाई गई हैं। इस सब के बिना, अंतरराष्ट्रीय क्षेत्र में प्रतिस्पर्धा करना असंभव है जहां ये प्रतियोगिताएं होती हैं।

खैर, क्या आप यह पता लगाने के लिए तैयार हैं कि इस कार को कैसे डिजाइन किया जा रहा है?
आगे बढ़ो!





हमारे साथ डेमन सैल्ज़मैन, ब्यूमन रेसिंग टीम के कप्तान:



फॉर्मूला स्टूडेंट एक असामान्य प्रतियोगिता है, जिसमें छात्र जीवन भी शामिल है। अंतर्राष्ट्रीय प्रतियोगिताओं, डिजाइन - यह सिर्फ एक रेसिंग परियोजना नहीं है, यह मुख्य रूप से शैक्षिक है।



छात्र सीखते हैं, "ए से जेड" सीखते हैं - उत्पादन क्या है, एक परियोजना क्या है और इसे कैसे संचालित किया जाए, इसे कैसे प्रबंधित किया जाए।



यदि हम प्रतियोगिताओं के बारे में बात करते हैं, तो यह केवल एक दौड़ नहीं है, यह गतिशील परीक्षणों, और धीरज दौड़, और स्थैतिक परीक्षणों का एक सेट है, जिसमें परियोजना की प्रस्तुति और लागत गणना के साथ लागू तकनीकी समाधान और उत्पादन योजना के बारे में एक कहानी शामिल है।



प्रोजेक्ट प्रतिभागी उत्पादन प्रक्रियाओं का अध्ययन करते हैं और भविष्य के लिए तैयार करते हैं, उत्पादन प्रक्रियाओं में उनकी सक्रिय भागीदारी के लिए - यही वह है जो प्रायोजकों को आकर्षित करता है।



कारों का विकास डिजिटल उत्पादन के माध्यम से किया जाता है, लेकिन हमारे मुख्य अभियंता पावेल मिखाइलोव आपको इस बारे में बताएंगे।



पावेल मिखाइलोव - बीआरटी के मुख्य अभियंता:

हम कार के उत्पादन में विभिन्न सॉफ्टवेयर का उपयोग करते हैं। कार को सॉलिडवॉर्क्स प्रोग्राम में इकट्ठा किया गया है, काम के संगठन के लिए हम सॉलिडवर्क्स पीडीएम का उपयोग करते हैं, अर्थात, हमारे पास सिस्टम का एक सेट है, वे काफी संरचित हैं, प्रत्येक सिस्टम में कुछ सबसिस्टम हैं, और पीडीएम के उपयोग के लिए धन्यवाद हमें कोई समस्या नहीं है ताकि पर्याप्त संख्या में कंप्यूटर से एक विधानसभा के साथ काम करें।

यह कार की विधानसभा की तरह दिखता है:



डिज़ाइन स्वयं लेआउट मॉडल से शुरू होता है, जिसके द्वारा हम वजन वितरण, द्रव्यमान के केंद्र की ऊंचाई, क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर अक्ष के बारे में जड़ता के क्षणों को निर्धारित कर सकते हैं।



हम विशेष सॉफ्टवेयर का उपयोग करते हैं, उदाहरण के लिए - निलंबन को विकसित करने के लिए, हम OptimumKinematics प्रोग्राम का उपयोग करते हैं, यह कुछ इस तरह दिखता है।



इसमें, हम अपने निलंबन की गतिज विकसित कर सकते हैं। हम इसमें गति का अनुकरण भी कर सकते हैं और तालिका या ग्राफ़ के रूप में कुछ ज्यामितीय मापदंडों को प्राप्त कर सकते हैं।

संरचनात्मक ताकत को सत्यापित करने के लिए, हम ANSYS जैसे कई कार्यक्रमों का उपयोग करते हैं। हम सीमेंस एनएक्स का भी उपयोग करते हैं।



हम हाइपरमेश कार्यक्रम में बहुत सारी गणना करते हैं, मुख्य रूप से - समग्र डिजाइनों पर।



हम डिजाइन चरण पर 3 डी स्कैनिंग का उपयोग करते हैं, ताकि परियोजना में पहले से मौजूद हिस्से को रखा जा सके, उदाहरण के लिए, एक नई कार की असेंबली में इंजन का स्कैन किया हुआ मॉडल।



सभी तत्वों को इससे जोड़ने के लिए यह आवश्यक है। हम एक इंजन खरीदते हैं, लेकिन हम इसे स्वयं थोड़ा संशोधित करते हैं। डिजाइन करते समय, हम सभी कनेक्टिंग नोड्स की स्थिति को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए एक समन्वय मापने वाली मशीन का उपयोग करते हैं। हम कई विवरण विकसित करते हैं। उदाहरण के लिए, एक जनरेटर कवर।



हमारे पास एक मानक जनरेटर नहीं था, हमें जला हुआ मॉडल का उपयोग करके इस तरह के विस्तार को विकसित करना, प्रिंट करना और डालना था।

स्वाभाविक रूप से, हम सामयिक अनुकूलन भी लागू करते हैं। एक उदाहरण हमारी कार के लिए स्टीयरिंग नॉक है, इसलिए यह टोपोलॉजिकल ऑप्टिमाइज़ेशन के बाद दिखता है।



उसके बाद, मॉडल की व्याख्या की जाती है और लेजर कटिंग, झुकने और वेल्डिंग के लिए एक डिजिटल मॉडल प्राप्त किया जाता है। चूंकि ये ऑपरेशन बहुत सटीक हैं, इसके बाद का हिस्सा केवल इकट्ठा होता है और बस स्केल किया जाता है। मोर्टार बीयरिंग के लिए सीटें पहले से ही एक पारंपरिक खराद पर कारखाने में संसाधित होती हैं, हालांकि, सिद्धांत रूप में, यह सीएनसी मशीनों पर भी किया जा सकता है, लेकिन यह अब आवश्यक नहीं है।

अधिकांश कार्यक्रम जैसे सॉलिडवर्क्स और सीमेंस एनएक्स के लाइसेंस, डेवलपर्स को विश्वविद्यालय द्वारा मुफ्त में प्रदान किए जाते हैं। हाल ही में, हमें एक EPLAN प्रोग्राम लाइसेंस मिला, जिसमें हमारे इलेक्ट्रीशियन ने सभी तारों को डिजाइन किया।

पावेल, टीम के इलेक्ट्रीशियन:



इस साल से, हमने अपनी कार के सभी इलेक्ट्रिक्स को एक विशेष सॉफ्टवेयर पैकेज में डिजाइन करना शुरू किया, जिसे हार्नेस प्रॉड कहा जाता है, जो एलपीएलएएन द्वारा प्रदान किया जाता है।

यह आपको योजना के अनुसार तारों की सभी लंबाई अग्रिम में गणना करने की अनुमति देता है।



तारों को तीन-आयामी आरेख में बिछाते हुए, हम अपनी ड्राइंग, एक असेंबली पैनल बनाते हैं, जिसका उपयोग सीधे तारों को इकट्ठा करने के लिए किया जाता है।



सभी तार की लंबाई और इन्सुलेशन पहले से जाना जाएगा, जो त्रुटियों से बचने में मदद करेगा। यह डिजाइन और विनिर्माण को बहुत सरल करता है।



कार में वायरिंग डिजाइन करने में हमें लगभग 3-4 महीने का समय लगा, जो इस तरह के कई घटकों और कार्यक्रम के पहले उपयोग के लिए बहुत अच्छा है।



हम बोर्ड भी डिजाइन करते हैं। हम हमारे अपने गियरबॉक्स नियंत्रण इकाई है।



इस साल हमने सेंसर और थर्मोकॉल के लिए विस्तारक के रूप में इस तरह की दिलचस्प चीजें विकसित कीं - कैन मल्टीप्लेक्स आपको हमारे इंजन कंट्रोल यूनिट के लिए और भी अधिक सेंसर कनेक्ट करने और अधिक जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है। कई परीक्षणों का आयोजन करने और किसी भी त्रुटि की पहचान करने में यह हमारी बहुत मदद करता है।

हमारे पास अन्य कस्टम बोर्ड हैं। ये हैं: इंजन शटर का नियंत्रण, डीएलएस प्रणाली का नियंत्रण, विंग प्रोफाइल का नियंत्रण।



विंग स्वचालित रूप से नियंत्रित होता है, गति और त्वरण सेंसर की रीडिंग को ध्यान में रखता है।

डेनिस साल्ज़मैन:

रूस और विदेशों में प्रतियोगिताओं के संचालन में क्या अंतर है? सामान्य तौर पर, रूस में वे आम तौर पर स्वीकृत नियमों के सभी बिंदुओं का पालन करने की कोशिश करते हैं।



जबकि फॉर्मूला स्टूडेंट का रूसी चरण आधिकारिक रूप से प्रमाणित नहीं है, जैसा कि अन्य देशों में है, इसलिए, विनियमों की आवश्यकताएं थोड़ी दुखी होती हैं। अब रूस में पूरे देश में लगभग 20 एफएस टीमें हैं, और उनकी संख्या बढ़ रही है, परियोजना का विस्तार हो रहा है।



विदेशों में हर स्वाभिमानी तकनीकी विश्वविद्यालय की इस वर्ग में अपनी टीम है, और कई के पास एक से अधिक हैं - इलेक्ट्रिक कार वर्ग में टीमें हैं, मानव रहित हैं, और हम अपने कार मॉडल में से एक के आधार पर मानव रहित कार विकसित करने के बारे में भी सोच रहे हैं।



पावेल मिखाइलोव:

अब मैं दिखाऊंगा कि हम अपनी कारों का उत्पादन कैसे करते हैं।



यहां हम अपनी कार के कुछ छोटे तत्वों को इकट्ठा करते हैं। यहाँ, उदाहरण के लिए, स्टीयरिंग व्हील लाइनिंग सीधे 3 डी प्रिंटिंग द्वारा निर्मित है।



धातु से बाहर का हिस्सा बनाने से पहले हम एक हिस्से के प्रोटोटाइप पर कोशिश करने के लिए कुछ 3 डी-मुद्रित भागों को बनाते हैं। इससे समय और धन दोनों की बचत होती है।


3D पर सीधे लोड किए गए पुर्जे हैं, जैसे रेडिएटर माउंट। बड़ी संख्या में अनलोड किए गए मुद्रित तत्व भी हैं, जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स हाउसिंग और अन्य भागों के धारक।

पिछली कारों में, हमारे पास एसएलएम तकनीक का उपयोग करके कई गुना प्रिंट था, हम 3 डी प्रिंटिंग और अन्य तत्वों की संभावना पर विचार कर रहे हैं।

अधिक से अधिक उपकरण हैं जो उच्च शक्ति और गर्मी प्रतिरोधी संरचनात्मक प्लास्टिक के साथ मुद्रित कर सकते हैं। वे पहले की तुलना में सस्ती और सस्ती हो रही हैं। अब एक प्रिंटर खरीदना संभव है जो संरचनात्मक प्लास्टिक के साथ 300-400 हजार तक प्रिंट कर सकता है।

पॉल:

स्वाभाविक रूप से, हम ऐसी तकनीकों का उपयोग करेंगे। अब, यदि राउटर पर निर्माण करने के लिए भाग जिम्मेदार और बहुत जटिल है, तो हम एल्यूमीनियम से कास्टिंग का सहारा लेते हैं।



ऐसा करने के लिए, हम प्रिंटर पर मास्टर मॉडल को प्री-प्रिंट करते हैं, इसे जिप्सम से भरते हैं, एक इंजेक्शन मोल्ड प्राप्त करने के लिए इसे जलाते हैं। एल्युमिनियम कास्टिंग एक अच्छी तकनीक है, लेकिन जब अपने वजन के नीचे कास्टिंग होती है, तो एल्युमीनियम सिकुड़न, कुछ सिकुड़न आदि जैसे दोष पैदा कर सकता है। 3 डी मेटल प्रिंटिंग इन समस्याओं को खत्म करती है, लेकिन अभी तक यह हमारे लिए उपलब्ध नहीं है।

यहां हम मिश्रित सामग्री से उत्पाद बनाते हैं। हम कार्बन फाइबर और फाइबरग्लास, राल और मैट्रिक्स का उपयोग करते हैं - हम 3 डी प्रिंटर पर छोटे हिस्सों के लिए मैट्रीस भी प्रिंट करते हैं।



यह एक साफ सुंदर सतह निकला है।



हम तीन-परत पैनलों का निर्माण भी करते हैं। यहाँ, उदाहरण के लिए, एक सामग्री के गुणों का अध्ययन करने के लिए एक परीक्षण नमूना है। यह पैनल, अपने हल्के वजन के साथ, डेढ़ टन भार के साथ पीछे हट गया।



हम अपनी भविष्य की मशीन की सहायक संरचना में ऐसे पैनलों का उपयोग करने की योजना बनाते हैं। दोनों तरफ कार्बन फाइबर की कई परतें हैं, अंदर एल्यूमीनियम छत्ते।



यह काफी मजबूत और बहुत हल्का सैंडविच पैनल निकला।

लगभग सभी कंपोजिट के उत्पादन के लिए, हम वैक्यूम इन्फ्यूजन तकनीक का उपयोग करते हैं। हम एक बैग में परतों में समग्र डालते हैं, एक तरफ हवा बाहर पंप करते हैं और दूसरे पर राल शुरू करते हैं। वायुमंडलीय दबाव राल के पोलीमराइजेशन के दौरान वर्कपीस को संकुचित करता है और बहुत टिकाऊ होता है।



हम prepregs - pre-impregnated फाइबर का भी उपयोग करते हैं। यह संरचना के वजन को कम करने में मदद करता है। पायलट के बिना हमारी 2017 कार का वजन 190 किलोग्राम था। अगले का वजन 3-4 किलोग्राम हल्का होना चाहिए। विश्व मंच पर एक समान बजट के साथ बनाए गए इस द्रव्यमान के बहुत कम आग के गोले हैं।

मौसम की स्थिति के आधार पर, वाहन 4.1-4.2 सेकेंड में 100 किमी / घंटा की रफ्तार पकड़ लेता है।



यहां हमारे पास एक विंग प्रोफाइल के उत्पादन के लिए एक मैट्रिक्स है। यह सीएनसी मशीन का उपयोग करके मॉडल प्लास्टिक से बना है।



ऐसा मैट्रिक्स 3 डी-प्रिंटेड एक की तुलना में बहुत अधिक महंगा है - प्लास्टिक महंगा है, प्रसंस्करण भी सस्ता नहीं है, लेकिन हमेशा एक मैट्रिक्स प्रिंट करना संभव नहीं है जो काफी बड़ा है और अन्य आवश्यकताओं को पूरा करता है - कुछ हिस्सों को उच्च तापमान पर ओवन में बेक किया जाना है, सामान्य प्लास्टिक इस के साथ बहुत अनुकूल नहीं हैं, आपको विशेष का उपयोग करना होगा।

डेनिस:

हम एक बहुत खुली टीम हैं और लगभग किसी को भी स्वीकार करेंगे, जो बुमंका का छात्र है और उसके पास प्रासंगिक रुचियां और ज्ञान हैं। एक टीम में रहना, उससे जुड़ना अधिक कठिन है।



एफएस के मॉस्को चरण में, हमने 2015 और 2016 में दो बार पहला स्थान लिया। अंतर्राष्ट्रीय परिदृश्य पर यह अधिक कठिन है - हमने 80-100 तक यूरोपीय प्रतियोगिताओं में चालीसवें स्थान पर कब्जा कर लिया। कहाँ बढ़ना है और किसके लिए प्रयास करना है।



एफएस के मॉस्को चरण की प्रतियोगिताएं आमतौर पर सितंबर-अक्टूबर में आयोजित की जाती हैं, जो चीयर करने के लिए आती हैं।



"क्रीमिया" परियोजना बीआरटी द्वारा विकसित एक युवा रोडस्टर है।



आने वाले वर्षों में इसे एक श्रृंखला में लॉन्च करने की योजना है।



एक कार्यशील प्रोटोटाइप पहले से मौजूद है।



हम इस कार को सस्ती बनाना चाहते हैं, इसकी लागत 800 हजार रूबल तक होगी।

पॉल:

इस कमरे में हम धातु के साथ काम करते हैं - हमने देखा, कट, पीस।



यह एक विशेष वेल्डिंग टेबल है जो उपकरणों के एक सेट से लैस है जो आपको मॉडल के अनुसार काफी सटीक रूप से पाइप सेट करने की अनुमति देता है।



इस पर आप सीजन 2016 की हमारी कार के फ्रेम को देखते हैं, हम इसकी कठोरता को मापने के लिए काम कर रहे हैं, ताकि हमारे गणना मॉडल को अधिक सटीक रूप से सत्यापित किया जा सके, इससे भविष्य में ऐसी चीजों पर अधिक सटीकता के साथ विचार करने में मदद मिलेगी।

फ्रेम हाइब्रिड है - यह खोटकोवो संयंत्र में निर्मित स्टील पाइप और कार्बन फाइबर पाइप दोनों का उपयोग करता है। आयात प्रतिस्थापन का एक अच्छा उदाहरण।



वे स्टील पाइप से जुड़े हुए हैं, जो कि समुद्री मील में वेल्ड करने के लिए मुख्य रूप से आवश्यक हैं। यह हमें डिजाइन को काफी सरल बनाने की अनुमति देता है, इस तरह के फ्रेम से लगभग सात किलोग्राम बचा है। थोड़ा अपने मरोड़ कठोरता को कम करता है, लेकिन थोड़ा।

हम कंपोजिट पैनल का भी इस्तेमाल करते हैं। उदाहरण के लिए, पैडल को तीन-परत वाले समग्र पैनल पर लगाया जाता है, और पैडल कार का एक काफी भरा हुआ तत्व है, विशेष रूप से ब्रेक पेडल, जो ब्रेकिंग के समय न केवल चालक के मांसपेशियों के प्रयास, बल्कि उसके वजन का हिस्सा भी जड़ता के कारण होता है। नियमों के अनुसार, ब्रेक पेडल को कम से कम 200 किलोग्राम का सामना करना पड़ता है, और यह पूरी तरह से करता है।



हमारे पास एक रोबोट बांह है। यह हमें आयामी मैट्रिक्स मिल जाएगा, उदाहरण के लिए, एक शरीर किट या एक मोनोकोक के लिए, जो लगभग पूरी कार का आकार है।

फ्रेम को इकट्ठा करने और सभी नोड्स को संलग्न करने के बाद, यह परीक्षणों में जाता है। कार पूरी तरह से इकट्ठा होने से पहले हम कुछ चीजों का अनुभव कर सकते हैं, उदाहरण के लिए - हमारे पास इंजन के परीक्षण के लिए खड़ा है। लेकिन टीम के मुख्य इंजन ऑपरेटर इवान इस बारे में बेहतर बात करेंगे।

इवान:

हमारे पास एक शुद्ध स्टैंड है, ईंधन संयंत्रों की प्रयोगशाला के बगल में।



पर्ज स्टैंड पर, हम इनटेक सिस्टम के तत्वों को शुद्ध करते हैं, प्रतिरोध को मापते हैं, और उन्हें सुधारते हैं। ईंधन स्टैंड पर, कर्मचारी नए ईंधन सिस्टम का परीक्षण कर रहे हैं।

यहां पर्ज स्टैंड है। यहां हम सिलेंडर सिर को देखते हैं।



यहां से, सभी उपकरणों को कंप्यूटर और विशेष सर्वर का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है।



यहां हमारे पास एक क्लासिक है, एक कह सकता है, परीक्षण सूट।



यह स्टैंड इंजन को तेज करने और एक विस्तृत श्रृंखला पर अपनी शक्ति और टोक़ को मापने के साथ-साथ अन्य मापदंडों को मापने में सक्षम है। स्टैंड का माप लगभग 800 hp है।



इस बॉक्स में, एक फॉर्मूला स्टूडेंट मोटर लगाई गई है। यह केवल इंजन है, और पावर प्लांट के रूप में नहीं है - इसमें इंटेक सिस्टम, इंटरकोलर, टर्बोचार्जर, एयर फ्लो प्रतिबंध और निकास प्रणाली के साथ प्रतिबंधक शामिल हैं।



इंजन कारखाना, लेकिन लगभग सभी विवरण हमारे द्वारा अंतिम रूप दिए गए हैं। सेंसर जोड़े गए थे, कुछ आउटपुट बदल दिए गए थे, मोमबत्तियाँ और कॉइल को बदल दिया गया था, सिलेंडर सिर पर सुधार किए गए थे, क्रैंककेस पर कुछ तत्वों को हमारे द्वारा पूरी तरह से विकसित किया गया था - सेवन तत्व, जनरेटर कवर, शीतलन प्रणाली के तत्व, तेल प्रणाली के तत्व - बहुत खरोंच से किया गया है।



यहाँ हमारा इंटरकोलर है। इसमें लगभग सभी कस्टम भाग भी हैं।



यहां कार्बन है, यहां एल्यूमीनियम इनलेट है। हम इनलेट को कार्बन से बाहर करना चाहते थे, लेकिन दबाव में गिरावट, कई वायुमंडलों से नीचे वायुमंडलीय तक, एक ही समय में मजबूत हीटिंग के रूप में, भाग को ख़राब करना।



शीतलन प्रणाली और अन्य घटकों में भी कई भाग कार्बन से बने होते हैं।



कूल कि इस तरह के प्रोजेक्ट हैं। यह विशेष रूप से अच्छा और आश्चर्यजनक है कि यह स्टटगार्ट या डेट्रोइट में कहीं नहीं हो रहा है, लेकिन रूस में। यह भी उत्साहजनक है कि परियोजना में 100% डिजिटल उत्पादन उपकरण शामिल हैं - डिजाइन से लेकर अंतिम भागों के निर्माण तक।



और उत्साह पर काम करने वाले सभी सामान्य छात्र ऐसा करते हैं। लोग अपनी परियोजना के लिए प्रायोजकों की तलाश कर रहे हैं। यदि आप रुचि रखते हैं और उनकी मदद करना चाहते हैं, तो अंत में संपर्क विवरण पर ध्यान दें।



इस मुद्दे पर बात आती है। आज का दिन बहुत व्यस्त था।


वासिली केसेलेव, शीर्ष 3 डी शॉप के सीईओ और संस्थापक
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ईमेल: team@baumanracing.ru
प्रोजेक्ट मैनेजर: दिमित्री ओलेग ओनिशचेंको +7 (925) 475-75-70

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