Журнал электротехники и электронных технологий

3D-печать для прототипирования специальных компонентов в автомобильной промышленности

Никола Корсетто

Эволюция инновационных технологий в Индустрии 4.0 охарактеризовала и определила разработку новых материалов для 3D-печати, которые обладают совершенно новыми свойствами, в частности новыми «материальными образцами». Одним из них, безусловно, является ТПУ (термопластичный полиуретан), главный герой заявки на следующее исследование в области инновационного аддитивного производства. Этот полимер имеет много преимуществ, таких как высокая стойкость к ударам, износу, истиранию и порезам; кроме того, он имеет довольно развитую адгезию слоев, что обеспечивает превосходную механическую однородность на уровне изготовленных деталей, делая их изотропными. Предложенное исследование случая показало результаты, связанные с решением проблем, вызванных перегревом видеоустройств, используемых для тестовых записей и испытаний гоночных автомобилей, разрабатывая инновационное решение, которое всегда можно использовать, избегая при этом любых видов электрифицированных технологий, чтобы избежать увеличения отказов и веса устройств. Большое внимание было уделено соблюдению термических напряжений, чтобы довести компонент до высокого уровня устойчивости к высоким температурам, которые создаются летом внутри кабин, открытых от лобовых стекол к солнцу. Важно было использование отечественных 3D-принтеров с низкой стоимостью и производительностью, а технические материалы теперь также доступны по довольно низким ценам. Инструменты, используемые для следующего исследования, представляют собой малобюджетные варианты для вывода дизайна на новый уровень сложности, чтобы сделать 3D-печать пригодным инструментом для всех, чтобы правильно воспроизводить элементы, которые не могут быть произведены массово. Инструменты: смартфоны с камерами высокого разрешения, гидродинамические механические компоненты, отечественные 3D-принтеры, катушки с материалами TPU и компьютеры с программным обеспечением для фотограмметрии и 3D-моделирования. Используемая процедура включала определение начального шага, а именно, обследование и трехмерное сканирование решетки радиатора автомобиля, используемого для этого теста (гоночный автомобиль Lamborghini Huracan), с помощью простых методов фотограмметрии, которые стали возможны благодаря простой форме рассматриваемой модели. Фаза цифрового обследования с помощью фотограмметрии началась с фотографирования с различными снимками приборной панели автомобиля, которые затем были перенесены на цифровой носитель, который с помощью программного обеспечения обработал четко определенное изображение решетки охлаждения, которое затем было доведено до полного размера с различными ранее обнаруженными узорами для правильной интерпретации всех измерений, необходимых для проектирования. Затем процедура была определена с использованием компонентов, уже имеющихся на рынке, с выбором водонепроницаемой модульной гидродинамической трубки и универсальных модульных соединений из материалов, подходящих для термического напряжения, с тщательными исследованиями позиционирования для определения подходящего места для размещения первых упомянутых компонентов.Определение подходящей размерной структуры позволило правильно спроектировать математическое устройство, подходящее для лучшей конвективной оптимизации воздушного потока из системы кондиционирования воздуха в помещении. Желаемая цель состояла в том, чтобы использовать охлаждение транспортного средства для охлаждения камеры, расположенной на лобовом стекле, с элементом, который был бы значительно облегчен, изготовлен из одного материала и не страдал бы от электрических или других сбоев и по-прежнему был бы устойчив к высоким температурам гоночных трасс летом. Следующими шагами было трехмерное моделирование компонента непосредственно на элементе сетки, обнаруженном в цифровой среде, с использованием программного обеспечения, такого как Rhinoceros 3D, с учетом всех типов критериев, необходимых для правильной печати рассматриваемого материала, на самом деле TPU требует минимальной толщины для придания модели нужной гибкости для получения правильного герметичного закрытия после того, как она будет сделана для установки на сетку. Всегда используя программное обеспечение для 3D-моделирования, можно было поместить компонент в виртуальную среду для геометрических и стилистических проверок и для тщательного сравнения с различными водителями и техническими специалистами в автомобильной сфере для выбора правильного эстетического и функционального компонента, с различными физическими испытаниями напечатанных моделей с тестовым материалом для физического понимания проблем, связанных с применением продукта внутри салона автомобиля. Решающим шагом было, безусловно, соблюдение баланса между стилистической формой и правильно спроектированной геометрией для чистой и оптимизированной по времени печати без помощи консольных опор слоев, функция, которая стала возможной благодаря тщательному «ступенчатому» проектированию путем размещения плоской части прототипа непосредственно на печатной форме, таким образом достигая построения модели с увеличивающимися силуэтами, полученными путем тщательного управления всей фазой печати и правильного маневрирования различными температурами в процессе печати во время печати разных часов. Различные испытания были проведены с целью изучения как поведения материала, так и морфологии разработанной модели, с целью проведения различных испытаний и уточнения ее характеристик, с использованием различных типов 3D-печатного материала TPU для проведения тщательных исследований, связанных с различным поведением различных типов образцов. Результат был получен путем проверки окончательно определенного физического продукта, изготовленного без необходимости создания систем соединения путем склеивания и/или резьбовых соединений, по сути, используемая методология включала отказ от склеивания компонентов, направленных на наилучшую производительность продукта, то есть оптимизацию охлаждения камер в различных положениях кабины, без повреждения дорогостоящей и технологичной приборной панели автомобиля, делая разработанный компонент полностью съемным, не оставляя никаких следов крепления на поверхности сжатого углерода.Эта деятельность подтвердила ценность вышеупомянутых технологий, которые стали более эффективными благодаря правильному трансферу технологий, что позволяет максимально повысить производительность продуктов и компонентов при любых потребностях проектирования и производства, управляя специальными мероприятиями по созданию прототипов, которые до сих пор были неслыханными из-за высоких затрат на эксплуатацию 3D-принтеров и поставку промышленных материалов.