Olá amigos! Com você,
Vasily Kiselev , este é o meu vlog em 3D sobre produção digital e hoje estamos visitando o MGTU im. Bauman, com a equipe de engenharia e corrida de estudantes Bauman Racing Team, que dedica-se, em seu tempo livre a estudar, à criação desses carros de corrida aqui e à participação em corridas internacionais de Fórmula Student.
Os criadores deste milagre da tecnologia usam ferramentas de produção digital:
modelagem 3D ,
digitalização , simulação de processos, muitas unidades do dispositivo são criadas em
máquinas CNC e
impressoras 3D . Sem tudo isso, é simplesmente impossível competir na arena internacional onde essas competições ocorrem.
Bem, você está pronto para descobrir exatamente como esse carro está sendo projetado?
Vá em frente!
Denis Salzman, capitão da Bauman Racing Team:
Formula Student é uma competição incomum, inclusive para a vida estudantil. Competições internacionais, design - este não é apenas um projeto de corrida, é principalmente educacional.
Os alunos aprendem, aprendem “de A a Z” - o que é produção, o que é um projeto e como conduzi-lo, como gerenciá-lo.
Se falamos de competições, esta não é apenas uma corrida, é um conjunto de testes dinâmicos, corrida de resistência e testes estáticos, que incluem uma apresentação do projeto e uma história sobre as soluções técnicas aplicadas e o plano de produção com cálculo de custos.
Os participantes do projeto estudam a produção e se preparam para o futuro, para sua participação ativa nos processos de produção - é isso que atrai os patrocinadores.
O desenvolvimento de carros é realizado por meio da produção digital, mas nosso engenheiro-chefe Pavel Mikhailov vai falar sobre isso.
Pavel Mikhailov - engenheiro-chefe do BRT:
Usamos muitos softwares diferentes na produção do carro. O carro é montado no programa SolidWorks, para a organização do trabalho que usamos o SolidWorks PDM, ou seja, temos um conjunto de sistemas, eles são bem estruturados, cada sistema possui alguns subsistemas e, graças ao uso do PDM, não temos problemas para que trabalhe com um conjunto de um número suficientemente grande de computadores.
É assim que a montagem do carro se parece:
O design em si começa com o modelo de layout, pelo qual podemos determinar a distribuição de peso, a altura do centro de massa, os momentos de inércia sobre o eixo horizontal e vertical.
Utilizamos software especializado, por exemplo - para desenvolver a suspensão, usamos o programa OptimumKinematics, que se parece com isso.
Nele, podemos desenvolver a cinemática da nossa suspensão. Também podemos simular o movimento e obter determinados parâmetros geométricos na forma de tabelas ou gráficos.
Para verificar a resistência estrutural, usamos vários programas, como o ANSYS. Também usamos o Siemens NX.
Realizamos muitos cálculos no programa HyperMesh, principalmente - em projetos compostos.
Utilizamos a digitalização 3D na fase de design, para colocar uma peça já existente no projeto, por exemplo, um modelo digitalizado do motor na montagem de um carro novo.
Isso é necessário para conectar todos os elementos a ele. Compramos um motor, mas nós o modificamos bastante. Ao projetar, usamos uma máquina de medição por coordenadas para determinar com precisão a posição de todos os nós de conexão. Desenvolvemos muitos detalhes novamente. Por exemplo, uma cobertura de gerador.
Não tínhamos um gerador padrão, tivemos que desenvolver, imprimir e moldar esses detalhes usando o modelo queimado.
Naturalmente, também aplicamos otimização topológica. Um exemplo é a articulação da direção do nosso carro, portanto ele cuida da otimização topológica.
Depois disso, o modelo é interpretado e um modelo digital é obtido para corte, flexão e soldagem a laser. Como essas operações são muito precisas, a peça a seguir é simplesmente montada e escaldada. Os assentos para rolamentos de argamassa já são processados na fábrica, em um torno convencional, embora, em princípio, isso também possa ser feito em máquinas CNC , mas isso não é mais necessário.
As licenças da maioria dos programas, como SolidWorks e Siemens NX, são fornecidas à universidade pelos desenvolvedores gratuitamente. Recentemente, recebemos uma licença do programa EPLAN na qual nosso eletricista projetou toda a fiação.Pavel, eletricista da equipe:
A partir deste ano, começamos a projetar toda a eletricidade do nosso carro em um pacote de software especial chamado Harness proD, fornecido pela EPLAN.
Isso permite calcular antecipadamente todos os comprimentos dos fios, de acordo com o esquema.
Colocando os fios em um diagrama tridimensional, geramos nosso desenho, um painel de montagem, que é usado diretamente para montar a fiação.
Todos os comprimentos e isolamento dos fios serão conhecidos antecipadamente, o que ajudará a evitar erros. Isso simplifica muito o design e a fabricação.
Demoramos cerca de 3-4 meses para projetar a fiação do carro, o que é muito bom para um número tão grande de componentes e o primeiro uso do programa.
Também projetamos placas. Nós temos nossa própria unidade de controle de caixa de velocidades.
Este ano, desenvolvemos coisas interessantes, como expansores para sensores e termopares - o Can Multiplexer permite conectar ainda mais sensores à nossa unidade de controle do motor e obter mais informações. Isso nos ajuda muito na realização de vários testes e na identificação de erros.
Temos outras placas personalizadas. São eles: controle do obturador do motor, controle do sistema DLS, controle do perfil da asa.
A asa é controlada automaticamente, levando em consideração as leituras dos sensores de velocidade e aceleração.Denis Salzman:
Qual é a diferença entre realizar competições na Rússia e no exterior? Em geral, na Rússia, eles tentam cumprir todos os pontos dos regulamentos geralmente aceitos.
Embora a etapa russa do Formula Student não seja certificada como oficial, como em outros países, os requisitos para os regulamentos são um pouco mais leves. Agora, na Rússia, existem cerca de 20 equipes de FS em todo o país, e seu número está crescendo, o projeto está em expansão.
Toda universidade técnica que se preze no exterior tem sua própria equipe nesta classe e muitas têm mais de uma - há equipes na classe de carros elétricos, há pessoas não tripuladas e também estamos pensando em desenvolver um carro não tripulado com base em um de nossos modelos de carros.
Pavel Mikhailov:
Agora vou mostrar como produzimos nossos carros.
Aqui coletamos alguns pequenos elementos do nosso carro. Aqui, por exemplo, forros de volante produzidos diretamente pela impressão 3D.
Fazemos algumas peças impressas em 3D para testar o protótipo de uma peça antes de fabricá-la em metal. Isso economiza tempo e dinheiro.
Existem peças carregadas impressas diretamente em 3D, como montagens de radiadores. Também há um grande número de elementos impressos sem carga, como suportes de caixas eletrônicas e outras peças.
Em carros anteriores, tínhamos coletores de admissão impressos usando a tecnologia SLM, estamos considerando a possibilidade de impressão 3D e outros elementos.Existem cada vez mais dispositivos que podem imprimir com plásticos estruturais de alta resistência e resistência ao calor. Eles estão se tornando mais baratos e mais acessíveis do que antes. Agora já é possível comprar uma impressora que pode imprimir com plásticos estruturais de 300 a 400 mil.
Pavel:
Naturalmente, usaremos essas tecnologias. Agora, se a peça é responsável e muito complicada de fabricar no roteador, recorremos à fundição de alumínio.
Para isso, pré-imprimimos o modelo principal na impressora, preenchemos com gesso, queimamos para obter um molde de injeção. O alumínio fundido é uma boa tecnologia, mas quando fundido com seu próprio peso, o alumínio pode causar defeitos como pias, encolhimento, etc. A impressão em metal 3D elimina esses problemas, mas até o momento não está disponível para nós.
Aqui fabricamos produtos a partir de materiais compósitos. Usamos fibra de carbono e fibra de vidro, resina e matriz - também imprimimos matrizes para peças pequenas em uma impressora 3D.
Acontece uma superfície bonita e limpa.
Também fabricamos painéis de três camadas. Aqui, por exemplo, há uma amostra de teste para o estudo das propriedades de um material. Este painel, com seu peso leve, suportou uma tonelada e meia de carga.
Planejamos usar esses painéis na estrutura de suporte de nossa futura máquina. Existem várias camadas de fibra de carbono em ambos os lados, favos de mel em alumínio por dentro.
Acontece um painel sanduíche bastante forte e muito leve.
Para a produção de quase todos os compósitos, usamos a tecnologia de infusão a vácuo. Colocamos o composto em camadas em um saco, bombeamos o ar de um lado e iniciamos a resina do outro. A pressão atmosférica comprime a peça durante a polimerização da resina e é muito durável.
Também usamos pré-impregnados - fibra pré-impregnada. Isso ajuda a reduzir o peso da estrutura. Nosso carro de 2017 pesava 190 kg, sem um piloto. O próximo deve pesar 3-4 kg mais leve. Existem muito poucas bolas de fogo dessa massa criadas com um orçamento semelhante no cenário mundial.
O veículo acelera para 100 km / h em 4,1-4,2 s, dependendo das condições climáticas.
Aqui temos uma matriz para a produção de um perfil de asa. É feito de plástico modelo usando uma máquina CNC .
Essa matriz é muito mais cara que a impressa em 3D - o plástico é caro, o processamento também é caro, mas nem sempre é possível imprimir uma matriz que seja grande o suficiente e atenda a outros requisitos - algumas peças precisam ser assadas no forno a altas temperaturas, os plásticos comuns não são muito amigáveis com isso, é preciso usar os especializados.Denis:
Somos uma equipe muito aberta e aceitamos quase qualquer um que seja aluno da Baumanka e tenha interesses e conhecimentos relevantes. É mais difícil ficar em uma equipe, para se juntar a ela.
Na etapa de Moscou do FS, conquistamos o primeiro lugar duas vezes, em 2015 e 2016. É mais difícil no cenário internacional - ocupamos o quadragésimo lugar nas competições europeias, de 80 a 100. Há onde crescer e o que lutar.
Competições da etapa de Moscou do FS são geralmente realizadas em setembro-outubro, vêm para torcer.
O projeto "Crimeia" é um roadster juvenil desenvolvido pelo BRT.
Nos próximos anos, está planejado o lançamento em uma série.
Um protótipo de trabalho já existe.
Queremos tornar este carro acessível, custará até 800 mil rublos.Pavel:
Nesta sala, trabalhamos com metal - vimos, cortamos, trituramos.
Esta é uma mesa de soldagem especial equipada com um conjunto de dispositivos que permitem a colocação de tubos nela com muita precisão, de acordo com o modelo.
Nele você vê a estrutura do nosso carro da temporada 2016, estamos trabalhando para medir sua rigidez, a fim de verificar com mais precisão nosso modelo de cálculo, isso ajudará a considerar essas coisas no futuro com maior precisão.
A estrutura é híbrida - usa tubos de aço e tubos de fibra de carbono fabricados na fábrica de Khotkovo. Um bom exemplo de substituição de importação.
Eles são conectados a tubos de aço, necessários principalmente para a soldagem de nós. Isso nos permite simplificar significativamente o design, economizar cerca de sete quilogramas desse quadro. Reduz ligeiramente sua rigidez torcional, mas ligeiramente.
Também usamos painéis compostos. Por exemplo, os pedais são montados em um painel composto de três camadas, e o pedal é um elemento bastante carregado do carro, especialmente o pedal do freio, que no momento da frenagem representa não apenas o esforço muscular do motorista, mas também parte do seu peso, devido à inércia. De acordo com os regulamentos, o pedal do freio deve suportar pelo menos 200 kg e faz isso perfeitamente.
Nós temos um braço robótico. Nos fresará matrizes dimensionais, por exemplo, para um kit de carroceria ou um monocoque, que é do tamanho de quase todo o carro.
Depois de montar o quadro e anexar todos os nós, ele vai para os testes. Podemos experimentar algumas coisas antes de o carro ser completamente montado, por exemplo - temos suportes para testar o motor. Mas o principal operador de motores da equipe Ivan conversará melhor sobre isso.Ivan:
Temos um estande de purga, ao lado do laboratório de usinas de combustível.
No posto de purga, limpamos os elementos dos sistemas de admissão, medimos a resistência e os melhoramos. Nas bancas de combustível, os funcionários estão testando novos sistemas de combustível.
Aqui está o suporte de purga. Aqui vemos a cabeça do cilindro.
A partir daqui, todo o equipamento é controlado, usando computadores e servidores especiais.
Aqui temos um conjunto de testes clássico, pode-se dizer,.
Este suporte é capaz de acelerar o motor e medir sua potência e torque em uma ampla faixa, além de medir outros parâmetros. O estande mede cerca de 800 hp.
Nesta caixa, um motor de aluno de fórmula está instalado. Este é apenas o motor, e não a usina como um todo - também inclui o sistema de admissão, intercooler, turbocompressor, restritor com restrição de fluxo de ar e sistema de exaustão.
Fábrica de motores, mas quase todos os detalhes são finalizados por nós. Foram adicionados sensores, algumas saídas foram alteradas, velas e bobinas foram substituídas, melhorias foram feitas na cabeça do cilindro, no cárter, alguns elementos foram substituídos por completamente desenvolvidos por nós - elementos de admissão, tampa do gerador, elementos do sistema de refrigeração, elementos do sistema de óleo - muito foi feito do zero.
Aqui está o nosso intercooler. Ele também possui quase todas as peças personalizadas.
Aqui está o carbono, aqui está a entrada de alumínio. Também queríamos fazer a entrada de carbono, mas a queda de pressão, de várias atmosferas para abaixo da atmosférica, ao mesmo tempo que um forte aquecimento, deforma a peça.
Muitas peças também são feitas de carbono no sistema de refrigeração e em outros componentes.
Legal que existam esses projetos. É especialmente bom e surpreendente que isso não esteja acontecendo em algum lugar em Stuttgart ou Detroit, mas na Rússia. Também é encorajador que o projeto envolva ferramentas de produção 100% digital - desde o design até a fabricação das peças finais.
E todos os alunos comuns que trabalham com entusiasmo fazem isso. Os caras estão procurando patrocinadores para o seu projeto. Se você estiver interessado e quiser ajudá-los, preste atenção aos detalhes do contato no final.
Sobre esta questão chega ao fim. Hoje foi um dia muito ocupado.
Vasily Kiselev, principal CEO e fundador da loja 3D
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