Interviu cu LEGACY MOTOR CLUB: Cum integrează echipa NASCAR componentele auto imprimate 3D

Steven Sander consideră că cheia câștigării curselor este consecvența. El ne oferă o perspectivă din culise asupra modului în care echipa sa utilizează constant componente auto imprimate 3D pentru a pregăti automobilele de curse Toyota Camry XSE pentru circuit.

 

Născut din pasiunea pentru automobile de stradă modificate pentru performanță și din cultura curselor clandestine, NASCAR a apărut în 1948 pentru a organiza și legitima o disciplină a sportului cu motor aflată în plină expansiune în Statele Unite. Competiția a câștigat popularitate deoarece publicul se putea identifica ușor cu ea: la primele curse participau automobile de serie, asemănătoare celor parcate în fața caselor spectatorilor. Astăzi, automobilele de curse NASCAR păstrează silueta familiară, însă sub caroserie se află mașini proiectate cu o precizie remarcabilă și optimizate aerodinamic, capabile să atingă viteze impresionante pe circuit.

 

LEGACY MOTOR CLUB concurează sub egida Toyota Racing cu trei automobile Toyota Camry XSE, pregătite pentru competiția la cel mai înalt nivel în NASCAR Cup Series: automobilul cu numărul 43, pilotat de Erik Jones; cel cu numărul 42, pilotat de John Hunter Nemechek; și cel cu numărul 84, cu care Jimmie Johnson participă la anumite etape. În culise, două imprimante 3D BigRep STUDIO constituie nucleul capacității interne de fabricație aditivă a echipei și susțin realizarea acestor automobile de înaltă performanță. Ele produc o gamă variată de componente, de la dispozitive și șabloane pentru verificarea și montarea pieselor până la prototipuri la scară reală și chiar piese pentru utilizare finală.

 

Jason Tzintzun, director de marketing la BigRep Americas, a discutat cu Steven Sander, director de aerodinamică la LEGACY MOTOR CLUB, despre modul în care echipa își produce componentele intern.

Întrebări și răspunsuri cu Steven Sander

Director de aerodinamică, LEGACY MOTOR CLUB

 

Pentru cititorii mai puțin familiarizați cu LEGACY MOTOR CLUB, ne puteți descrie rolul dumneavoastră și modul în care echipa își desfășoară activitatea în NASCAR Cup Series?

 

Sunt director de aerodinamică la LEGACY MOTOR CLUB. De când NASCAR a introdus automobilul Next Gen, în 2022, modul nostru de lucru s-a schimbat radical. În trecut, aveam mult mai multă libertate de proiectare: lucram cu tablă și puteam realiza prin sudare aproape orice formă doream. Astăzi, această libertate este limitată pentru a asigura un echilibru competitiv, astfel încât automobilele să aibă performanțe mai apropiate. Există încă anumite componente pe care le putem proiecta, însă marja de manevră este mult mai restrânsă.

 

Ne diferențiem de celelalte echipe prin capacitatea de a construi, în mod consecvent, două automobile de înaltă calitate pentru fiecare weekend de curse — cele cu numerele 42 și 43 și, uneori, și automobilul cu numărul 84. Facem acest lucru săptămână după săptămână, astfel încât, atunci când echipele noastre ajung pe circuit, să știe exact ce automobil au la dispoziție. Astfel, se pot concentra pe echilibrul dinamic și pe reglaje, având o șansă reală de a fi competitive.

Cât de strâns este calendarul de construcție pentru pregătirea automobilelor?

În condiții ideale, am avea aproximativ cinci săptămâni pentru a construi un automobil de la zero. Șasiul sosește sub formă de componente neasamblate, inclusiv secțiunea centrală și modulele structurale din față și din spate. Începem prin asamblarea podelei aerodinamice, apoi trecem la montarea și alinierea panourilor de caroserie.

 

Fiecare dintre aceste etape necesită aproximativ o săptămână de lucru dedicat. Urmează asamblarea completă și o ultimă ridicare pe elevator, pentru a regla din nou podeaua aerodinamică. Apoi predăm automobilul echipei de curse, care efectuează reglajele și finalizează toate detaliile.

În realitate, rareori ne permitem cinci săptămâni; de obicei, avem mai degrabă patru. Pentru noi, un interval de patru săptămâni de la componentele neasamblate până la un automobil pregătit pentru circuit este ceva obișnuit.

 

Cum influențează această presiune a timpului abordarea dumneavoastră în fabricație?

Presiunea timpului dictează totul.

 

Automobilele noastre sunt reasamblate săptămânal, iar diferențele de performanță sunt extrem de mici. Prin urmare, trebuie să realizăm prototipuri, să dezvoltăm versiuni succesive și să producem componente foarte rapid. Aici, capacitatea internă de fabricație aditivă devine un avantaj real.

Ce rol au imprimantele BigRep în acest proces și ce tipuri de componente auto imprimate 3D produceți?

În atelier, cele două imprimante BigRep STUDIO funcționează aproape permanent, 24 de ore din 24, șapte zile pe săptămână. Ele produc dispozitive și șabloane care ne ajută să lucrăm consecvent, săptămână după săptămână, precum și componente funcționale montate pe automobil.

 

De exemplu, imprimăm conducte de aer pentru răcirea frânelor față, amplasate în partea frontală a automobilului. Acestea sunt, în esență, piese de unică folosință, pe care nu ar fi practic să le realizăm din fibră de carbon. De asemenea, imprimăm un plenum de mari dimensiuni pentru răcitorul cutiei de viteze, amplasat în partea din spate a automobilului.

 

Această componentă este mult prea mare pentru o imprimantă destinată utilizării de hobby. Avem nevoie de un sistem industrial de format mare, cu un control precis al dimensiunilor și un volum generos de imprimare.

Colaborăm de puțin peste un an. Cum lucrați înainte de a avea intern imprimare 3D de format mare?

Componenta care a evidențiat cel mai clar această lipsă a fost plenumul pentru răcitorul cutiei de viteze. Modificăm frecvent proiectul, iar piesa este mare și complexă, imposibil de imprimat pe imprimante mici, destinate utilizării de hobby.

Singurele opțiuni erau să cumpărăm o piesă din fibră de carbon de la o altă echipă, la un preț foarte ridicat, sau să externalizăm fabricația către un furnizor de servicii de imprimare 3D. Intervalul obișnuit dintre trimiterea proiectului și primirea piesei era de aproximativ două săptămâni.

În NASCAR, două săptămâni reprezintă o eternitate. Până când sosea piesa, puteam avea deja o nouă versiune a proiectului.

 

Ce materiale utilizați pentru aceste aplicații?

Am folosit exclusiv materiale BigRep; găsim întotdeauna un material potrivit pentru fiecare cerință. TPU funcționează bine pentru componente flexibile, precum garniturile. Utilizăm HI-TEMP CF atunci când avem nevoie de rezistență mecanică și termică.

 

De asemenea, folosim foarte mult PRO HT pentru componente auto imprimate 3D care necesită o bună calitate a suprafeței și o rezistență mecanică moderată. Am fost impresionați și de HI-TEMP pentru aplicații cu cerințe de performanță mai ridicate.

 

BVOH s-a dovedit deosebit de util ca material de suport solubil în apă și ne-a deschis numeroase posibilități. Putem imprima geometrii complexe și apoi putem desprinde structurile de suport sau le putem îndepărta prin dizolvare în apă.

 

Externalizarea era și costisitoare, iar cea mai mare nemulțumire a mea era lipsa asistenței tehnice privind materialele, grosimea pereților, orientarea la imprimare sau structura de umplere. Din acest motiv, trebuia să adoptăm soluții foarte conservatoare. Rezultatul era că piesele aveau adesea o masă de două ori mai mare decât componentele din fibră de carbon pe care încercam să le înlocuim.

Cum a schimbat această situație parteneriatul cu BigRep?

Parteneriatul ne permite să experimentăm pe propriile imprimante BigRep, beneficiind în același timp de asistența tehnică a inginerilor BigRep. Putem trimite proiectele și primi recomandări privind pregătirea pentru imprimare, materialele potrivite și optimizarea procesului.

 

Uneori, convenim să testăm o anumită abordare la BigRep, iar echipa dumneavoastră încearcă diferite setări de feliere, materiale și orientări de imprimare. După optimizarea parametrilor, ne trimiteți fișierul G-code, iar noi îl rulăm pe imprimantele STUDIO, cu încrederea că procesul va funcționa.

 

Prin această colaborare, am reușit să reducem masa aceluiași plenum pentru răcitorul cutiei de viteze: de la o valoare mai mare decât cea a piesei originale din fibră de carbon la una echivalentă.

Ce impact a avut acest lucru asupra costurilor și performanței?

Diferența este enormă.

Plenumul imprimat 3D de un furnizor extern costă aproximativ 2.000 de dolari pe piesă. Cu soluția noastră actuală, costul materialului este de aproximativ 56 de dolari. În sporturile cu motor, reducerea masei presupune, de obicei, costuri suplimentare. În acest caz, reducem simultan masa și costurile. Acest lucru se întâmplă rar.

În acest sezon, am ajuns aproximativ la a cincea versiune a proiectului. Dacă am fi optat pentru realizarea sculelor necesare fabricării din fibră de carbon, nu am fi putut justifica repetarea acestui proces de cinci ori într-un singur an.

În 2024, echipa a utilizat 20 de astfel de componente, în configurații diferite, în funcție de circuit.

 

Costul mediu al unei piese imprimate prin externalizare era de 2.000 de dolari:

20 de plenumuri pentru răcitorul cutiei de viteze × 2.000 de dolari/bucată = 40.000 de dolari pe sezon.

În inginerie se spune adesea că, dintre viteză, cost și calitate, puteți alege doar două. Cum se aplică acest principiu aici?

De regulă, trebuie să renunți la unul dintre aceste avantaje. Însă, prin imprimarea 3D de format mare, le obținem realmente pe toate trei. Lucrăm rapid, ținem costurile sub control și menținem nivelul de calitate necesar.

 

S-a schimbat și modul de lucru în atelier. Aud frecvent întrebarea: „Putem imprima și această piesă?”. De cele mai multe ori, răspunsul este da.

 

Dincolo de această componentă, cum considerați că imprimarea 3D îmbunătățește modul în care construiți automobilele de curse?

Revin mereu la calitatea automobilelor noastre. Faptul că ne putem realiza propriile dispozitive, șabloane și orice alte elemente necesare ne permite să construim automobile la același nivel ridicat de calitate, săptămână după săptămână.

 

În plus, putem realiza mai întâi prototipuri imprimate 3D, în loc să prelucrăm direct o piesă metalică de mari dimensiuni. Verificăm dimensiunile și toleranțele și trecem la realizarea piesei din metal numai după ce știm că proiectul este corect.

 

Cred că aceasta este direcția în care se îndreaptă acest sport. În atelier apar idei noi în fiecare zi, iar noi realizăm deja prin imprimare 3D lucruri pe care, cu doar câțiva ani în urmă, nu le-aș fi crezut posibile.

Pentru mai multe informații:

Contactați-ne