پرینتر سه بعدی و هوافضا

از آنجایی که نگاه های بیشتری به نیروگاه های موتوراسپورت جهانی مانند فرمول یک معطوف می شود، فشار بیشتری برای سریعتر و قدرتمندتر کردن هر خودرویی وجود دارد. تیم‌های F1 در حال حاضر برخی از باهوش‌ترین ذهن‌ها را در مهندسی به کار می‌گیرند، اما گاهی اوقات حتی این تیم‌های فوق‌العاده به متخصصان خارجی نگاه می‌کنند تا آن مقدار اسب بخار اضافی را فراهم کنند.

یکی از این کارشناسان، Mackart Additive است، یک مرکز قرارداد فرعی مهندسی و ساخت مستقر در استافوردشایر، در قلب بریتانیا. Mackart با بیش از دو دهه تجربه در طراحی مهندسی و تولید مواد افزودنی، توانسته است پرینتر سه بعدی را فراتر از پارامترهای سنتی نمونه سازی سریع سوق دهد. حدود 80 درصد از پروژه‌های فعلی ماکارت برای تیم‌های F1 است - این مشتریان دائماً به دنبال بهبودهای تدریجی در سبک وزن، قدرت، قابلیت اطمینان و بهینه‌سازی آیرودینامیکی هستند. تیم مک کارتی در ابزارهای پیچیده پرینتر سه بعدی برای قطعات پلاستیکی تقویت‌شده با فیبر کربن (CFRP) که استانداردها و انتظارات جدیدی را تعیین می‌کنند که قبلاً دور از دسترس بودند، سرآمد بوده‌اند.

Mackart با استفاده از نه پرینتر سه بعدی استریولیتوگرافی سری 3 (SLA) و Form Auto، و همچنین مدل‌ سازی رسوب ذوب شده (FDM) و پرینتر سه بعدی های کامپوزیت، ابزارآلات فیبر کربنی و ابزار سیلیکونی و همچنین قطعات پرینتر سه بعدی مصرف نهایی را تولید می‌کند. Mackart با همکاری با شریک رسمی Formlabs Solid Print3D، به حجم واقعی تولید رسیده است. مدیر عامل Mackart (MD) و بنیانگذار استیون مک کارتی می گوید: "ما پرینتر سه بعدی را به عنوان یک ابزار نمونه سازی سریع نمی بینیم - این یک فرآیند تولید کارآمد است."

ابزار پیچیده پرینتر سه بعدی برای قطعات فیبر کربنی

مک کارتی از پیشینه مهندسی هوافضا بود، اما از زمان افتتاح فروشگاه در سال 2016، مک کارت با طیف گسترده‌ای از صنایع، از تولیدکنندگان تجهیزات لوله‌کشی گرفته تا غول‌های موتوراسپرت بین‌المللی، همکاری کرده است.

یکی از متداول‌ترین موادی که در دنیای موتوراسپرت رقابتی به کار می‌رود و اخیراً در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار گرفته است، فیبر کربن (CFRP) است. اجزای CFRP با خواص بی‌نظیر نسبت استحکام به وزن که هر جنبه‌ای از عملکرد خودروی مسابقه ای را بهبود می‌بخشد، می‌توانند در برابر دمای بالای پیست مسابقه مقاومت کنند.

قطعات فیبر کربنی معمولاً با استفاده از ورقه‌های از پیش آغشته‌شده (پیش‌آغاز) پارچه کربنی با حجم مناسب رزین پخت‌نشده ساخته می‌شوند. سپس این ورقه‌های پیش‌آغاز داخل قالب یا روی قالب لمینت می‌شوند و سپس با حرارت و فشار در اتوکلاو پخت می‌شوند.

به طور سنتی، هر قالب از فلز به منظور مقاومت در برابر گرما و فشار اتوکلاو ساخته می شود. این فرآیند کسر چندین اشکال دارد - می‌تواند بیهوده، کند و پرهزینه باشد و فرآیند طراحی تکراری را مهار کند. با پیشرفت مواد و سخت افزار پرینتر سه بعدی، به گزینه ای مناسب برای ایجاد ابزار سخت برای این برنامه ها تبدیل شده است.

ترکیب فن آوری برای ابزار فیبر کربن

کلید موفقیت با ابزارهای با قدرت صنعتی، بهینه سازی طراحی و جهت گیری چاپ است - و تیم Mackart این پارامترها را تا حد یک علم دارد. آنها قالب‌ها و سنبه‌های فیبر کربنی پیچیده را با استفاده از ترکیبی از فناوری‌ها و مواد مختلف پرینتر سه بعدی طراحی و تولید می‌کنند که هر کدام برای ویژگی‌های خاص خود انتخاب شده‌اند.

پس از استفاده اولیه از Grey Resin و سپس Gray Pro، تیم شروع به آزمایش Rigid 4000 Resin و Rigid 10K Resin کرد و دریافت که سطح صاف و استحکام بهترین نتایج را بر روی قطعات فیبر کربنی با استفاده نهایی ارائه می‌کند. ما ابزارهای تک قالبی را با رزین Rigid 4000 امتحان کردیم و نتایج عالی بود. مک کارتی می‌گوید: ما آن را با استفاده از مترولوژی لیزری بررسی کردیم و از نظر ابعادی نتایج فوق‌العاده‌ای را ارائه کردند - در برخی موارد، ما شاهد انحراف‌های میکرونی از هندسه اسمی CAD بودیم.

این تیم اغلب ابزارهای بزرگی را با شکستن آنها به قطعات کوچکتر و سپس اتصال آنها به یکدیگر با بست هایی که به دقت در نظر گرفته شده اند تولید می کنند. برای ابزارهای بزرگتر که از حجم ساخت پرینتر سه بعدی بیشتر است، ما اغلب از اتصالات فلنجی استفاده می کنیم تا امکان مونتاژ را فراهم کنیم. ما می‌توانیم مجموعه‌هایی از سه یا چهار جزء را برای دستیابی به ابزارهایی با طول نزدیک به 450 میلی‌متر تولید کنیم.» مک کارتی می‌گوید.