Spis treści
Druk 3D ze stali to żadna nowość. Ale stworzenie takiej ramy motocyklowej (szczegóły w artykule) to już coś wielkiego! Twórcy sądzą, że może to być początek przełomu w technologii konstruowania ram motocyklowych.
Rama stalowa czy aluminiowa? A może rama drukowana w 3D?
W przemyśle motoryzacyjnym, także w motocyklach, w segmencie elementów strukturalnych pojazdu (np. rama motocykla, wahacze, itp.), królują dwa materiały: stal oraz aluminium. Porównując konkretny poziom sztywności i rozmiarów:
– stal jest cięższa, ale tańsza,
– aluminium jest lżejsze, ale droższe.
Udało się osiągnąć „Święty Gral” w projektowaniu podwozia motocyklowego, jakim jest rama łącząca niski koszt, niską wagi oraz wysokie możliwości. Słowem klucz jest druk 3D ze stali.
Za stworzenie ramy 3D odpowiedzialne są dwa zespoły: grupa badawcza Materials and Advance Manufacturing (MOD3RN) z hiszpańskiego Uniwersytetu Nebrija oraz dział R&D firmy ArcelorMittal, jednego z największych producentów stali na świecie.
Kształty geometryczne i cienkie ścianki
Aby osiągnąć odpowiednią lekkość i sztywność, inżynierowie musieli nakreślić kształty geometryczne każdego elementu i każdej krzywki. Założenie wymagało cienkich ścianek oraz elementów pustych w środku, które nie będą posiadały wewnętrznych wsporników – co było pewną niewiadomą w branży metalowego druku 3D. Udało się to osiągnąć za pomocą sztucznej inteligencji przy procesach projektowania smart i projektowania generatywnego. Opracowanie stabilnego druku elementów pustych bez łączników było jednym z większych osiągnięć branżowych.
W efekcie rama jest pusta w środku, a ścianki są wyjątkowo cienkie – mają zaledwie od 0,8 do 1 mm grubości!
Kompletna rama jest lekka i wyjątkowa
Gdy inżynierowie opracowali technologię druku 3D metalowych elementów pustych w środku, o cienkich ściankach, wzięli się za projektowanie całej ramy. Tutaj też ogromne znaczenie miały odpowiednio zaprojektowane algorytmy.
Cała rama jest elementem „bezszwowym”. To znaczy, że nie ma spawów i łączeń, jest stworzona jako pojedyncza część (oczywiście pusta w środku). Jest jedną z niewielu na świecie części metalowych wykonanych w 3D, które są puste w środku, mają tak duży rozmiar, tak niską wagę oraz tak wymagające zastosowanie, jak rama motocyklowa.
Rama waży zaledwie 3,8 kilograma. Dla porównania aluminiowe ramy topowych marek motocyklowych nigdy nie spadają poniżej 5 kilogramów, tymczasem podobne ramy stalowe ważą 6-7 kilogramów.
Jeżeli wydaje się Wam, że różnica jest niewielka – przypomnijcie sobie premierę dowolnego motocykla sportowego, gdy producent podkreśla oszczędności dziesiątek lub setek gramów na każdym elemencie. Redukcja kilku kilogramów na tak istotnym elemencie, jak rama motocyklowa, jest ogromnym postępem.
Zwykła stal, bez specjalnych potrzeb
Druk 3D części metalowych odbywa się z proszku metalowego, który (np. za pomocą lasera) spiekany jest do konkretnego kształtu – typowa technologia wytwarzania addytywnego (przyrostowego).
Zespoły Uniwersytetu Nebrija oraz firmy ArcelorMittal podkreślają, że do produkcji ramy nie był potrzebny żaden specjalny stop stali. Świetne wyniki uzyskane zostały za pomocą zwyczajnego, szeroko dostępnego proszku stalowego stosowanego do druku 3D. Skoro udowodniono, że stal może spokojnie konkurować z aluminium lub tytanem pod względem lekkości, to po zastosowaniu technologii wytwarzania przyrostowego i z odpowiednim doborem rodzaju stali, rezultaty mogą okazać się także nie do przebicia pod względem efektywności kosztów.
Projekt ten otwiera drzwi dla konkretnych komponentów wykonanych ze stali, wspierając w ten sposób powrót stali do wielu zastosowań w różnych sektorach biznesu i przemysłu – wliczając dziedzinę motocykli wyścigowych.
Honda, BMW Motorrad, Kawasaki oraz sporo innych marek już aktywnie eksperymentuje z drukiem 3D, także w metalu. Już nie możemy doczekać się pierwszych prawdziwych zastosowań oraz pierwszych motocykli z ażurowymi ramami stalowymi.
Czy ta rama rzeczywiście sprawdza się w motocyklu sportowym na torze?
W żadnym komunikacie prasowym twórcy nie pochwalili się, do jakiego konkretnie modelu motocykla ta rama ma pasować. Obstawiamy motocykl sportowy z rzędowym silnikiem 4-cylindrowym. Może wypatrzycie jakieś istotne szczegóły na zdjęciach? (Na powyższym zdjęciu, w tle chyba widoczny jest oryginał ramy.)
Powstaje pytanie, jak rama sprawdza się w praktyce. W komunikacie prasowym znalazło się na ten temat jedno, krótkie stwierdzenie:
„Początkowe odczucia oraz dane – które wciąż musimy potwierdzić – są takie, że osiągi ramy w praktyce, czyli na torze wyścigowym, będą niezrównane.”
Rozumiemy więc, że pierwsze próby wytrzymałościowe już się odbyły, a więcej wymagających jazd torowych już niebawem. Nie możemy doczekać się wieści.
Zostaw odpowiedź