موتور اسپورت و مخصوصا فرمول یک، یکی از جبهه های پیشتاز در وفق پذیری تکنولوژی “ساخت افزایشی” می باشد. اما توانایی ساخت سریع و سبک تر یک قطعه خودرو با این تکنولوژی یک چیز است اما توانایی استفاده از آن در فرمول یک کاملا یک چیز متفاوت است. این مسئله هم به این خاطر می باشد که قوانین برای استفاده از تکنولوژی ساخت افزایشی در فرمول یک، خیلی خیلی محدود بوده و حتی در برخی موارد استفاده از قطعات و مواد ساخت افزایشی ممنوع می باشد.

البته که این محدودیت ها به پروتوتایپ ها اعمال نمی شود. شما می توانید خیلی از پروتوتایپ ها را با ساخت افزایشی بسازید حتی این کار را می توانید مستقیما در پیست انجام دهید. پیش نیاز های ساخت محدودتر هستند.

این مسئله در واقع کمی عجیب است، به این خاطر که در خیلی از موارد تکنولوژی ساخت افزایشی می تواند هزینه ساخت را کاهش دهد و می تواند به تیم های خلاق که بودجه های کمتری را دارند امکان رقابتی شدن دهد. چیزی هم که در واقعیت می بینیم این است که فرمول یک پس از اعمال سقف بودجه در سال 2021 نیاز به چنین چیزی دارد تا بتواند هزینه های خودش را پایین نگه دارد اما خود این واقعیت کمی پیچیده تر است.

چه چیزهایی را می توان با تکنولوژی پرینت سه بعدی در خودروی فرمول یک ساخت؟

شما نمی توانید از ساخت افزایشی در هسته سیستم های انتقال حرارت استفاده کنید که این خودش کمی متناقض است اما این مسئله در واقع در بند 7.4.3 قوانین فنی 2021 فرمول یک نوشته شده است. اینجا جایی است که فرمول یک در مورد “جزییات و تکنولوژی مبدل های حرارتی اصلی” صحبت می کند.

برای کاهش هزینه های مبدل های حرارتی اصلی که در خودرو استفاده می شود (این قطعات اصولا سیالات را در خودشان نگه می دارند)، چنین محدودیت هایی اعمال می شود:

  1.  هسته و قسمت بالایی باک باید از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده باشد
  2.  هسته نباید توسط تکنولوژی ساخت افزایشی تولید شده باشد

بنابراین بله شما امکان این را دارید که بتوانید از آلومینیوم استفاده کنید اما نمی توانید برای درون و هسته مبدل حرارتی از پرینت سه بعدی استفاده کنید. این مسئله کمی جالب است. از زمانی که پاوریونیت های هایبرید روی کار آمده اند، موتور ها نیاز به خنک کاری کلی کمتری دارند اما قطعات بیشتری باید تحت خنک کاری قرار بگیرند.

شاید فیا در این مورد الان اینگونه فکر کند که داشتن سرمایه بیشتر اجازه دسترسی های بهتر و بیشتری به تکنولوژی های ساخت افزایشی می دهد و این مسئله خودش می تواند برای تیم هایی که پولدارتر هستند برتری بیشتری را بیاورد. اما خب ممکن است که اینطور نباشد و در آینده دوباره این قانون بازبینی شود.

پرینت سه بعدی قطعات فرمول یک - تیم فرمول یک رنو

پرینت سه بعدی قطعات در فرمول یک

شما می توانید با توجه به بند 15.3.2 قوانین که به جزییات استفاده از تکنولوژی ساخت افزایشی اشاره می کند، از مواد مختلفی برای ساخت استفاده کنید:

مواد فلزی برای استفاده در ساخت افزایشی.

که شامل دو افزودنی جدید که توسط شرکت های APWORKS و Elementum نیز می شود. قطعاتی که توسط تکنولوژی ساخت افزایشی می تواند تولید شود باید از مواد زیر ساخته شود:

  1.  آلیاژ الومینیوم ؛ AlSi10Mg, AlSi7MG, Al Cl-30AL
  2.  آلیاژ آلومینیوم با تقویت کننده ویژه ؛ A20X, 2024-RAM2,6061-RAM2
  3.  آلومینیوم – آلیاژ منیزیم؛ اسکال ملوی (Scalmalloy)
  4.  آلیاژ تیتانیوم ؛ درجه 1، درجه 2، Ti6Al4V, Ti5553 , Ti 6242
  5.  آلیاژ فولاد؛ 316، 304، MS1, 15-5PH, 17-4PH, 300M, 4140.
  6.  آلیاژ مس که شامل بریلیوم نباشد
  7.  سوپرآلیاژ؛ اینکونل 625، اینکونل 718، کوبالت-کروم

این یک لیست بلندبالایی می باشد که مرتبا بروزرسانی می شود. البته باید این را به یاد داشته باشید که:

حجم پایانی یک قطعه ای که توسط فرایند ساخت افزایشی ساخته شده نباید کمتر از 60 درصد حجم قطعه پرینت شده باشد.(این حجم باید بدون در نظر گرفتن ساختارهای تکیه گاهی در نظر گرفته شود).

نه به بریلیوم

بند 15.4 در مورد ممنوعیت های خاصی صحبت می کند. یکی از آنها به طور خاص به ساخت افزایشی اشاره می کند و استفاده از بریلیوم را ممنوع اعلام می کند، اما چند مورد دیگر نیز به طور غیر مستقیم به ساخت افزایشی مرتبط هستند که به شرح زیر هستند:

  1. کامپوزیت های ماتریس فلزی، به استثنای مواردی که طبق ماده 15.3.2 مجاز است
  2. شکل مواد حافظه دار، به جز مواد پیزوالکتریک مورد استفاده در حسگرهای برقی
  3. از آلیاژهای تیتانیوم ممکن است برای بست هایی با نرگی کمتر از قطر 15 میلی متر استفاده نشود.
  4. آلیاژهایی که وزن ترکیبی پلاتین، روتنیم، ایریدیم، رنیوم و طلا بیش از 5 درصد است.
  5. قطعات تولید شده توسط متالورژی فویل.
  6. آلیاژ های فلزی (Intermetallic alloys)
  7. موادهای ساخته شده توسط ساخت افزایشی که شامل بریلیوم می باشد

کامپوزیت ها و سرامیک ها

این خانواده مواد ها الزاما به فرایند ساخت افزایشی مرتبط نمی شود اما آنها ماده های پیشرفته ای هستند که ممکن است در برخی فرایند های ساخت افزایشی تاثیراتی را داشته باشند. این چیزی است که قوانین فیا در مورد استفاده آنها در فرمول یک می گوید.

در مورد “اجزای قابل جابجایی و چرخش”: در بند 5.18 نوشته شده که اجزای قابل جابجایی و چرخان نباید از یک ماتریس گرافیکی، کامپوزیت های ماتریس فلزی یا مواد سرامیکی ساخته شوند، این محدودیت در مورد کلاچ و هر نوع مهر و موم اعمال نمی شود. در مورد اجزای ایستا و ثابت: “به غیر از اجزای داخل آنها، محل قرارگیری میل لنگ موتور، کارتل، سرسیلندر و روکش های بادامک سرسیلندر باید از آلیاژهای آلومینیوم یا آهن ساخته شود. هیچ ماده کامپوزیتی یا کامپوزیت های ماتریس فلزی برای کل قطعه نیست.”

با این حال، کامپوزیت کربن-کربن ممکن است برای مواد اصطکاک استفاده شود. عناصر چرخان یاتاقان باید از آلیاژ آهن یا مواد سرامیکی ساخته شوند.

تمام چرخ دنده های زمانی بین میل لنگ و بادامک (از جمله هاب ها) باید از یک آلیاژ مبتنی بر آهن ساخته شود. اجزای پمپ سوخت فشار قوی ممکن است از مواد سرامیکی تولید شود.

تمام بست های رزوه دار باید توسط آلیاژ های مبتنی بر کبالت، آهن یا نیکل ساخته شوند. البته استثناهایی نیز برای بست هایی که وظیفه اصلی آنها به عنوان عایق الکتریکی می باشد نیز وجود دارد که این ها ممکن است توسط سرامیک ها یا پلیمر ساخته شوند.

در بین تمامی استثنا های دیگر، مواد یکپارچه سرامیکی ممکن است برای اجزای گردان استفاده شود. یاتاقان های گردان، اجزای پمپ سوخت فشار بالا، قطعات الکتریکی، عایق های حرارتی، مواد اصطکاک کلاچ و یاتاقان های کروی. کامپوزیت ماتریکس سرامیکی ممکن است که برای مواد اصطکاک، مهر و موم ها و عایق های حرارتی به کار رود.

یک دیدگاه

  1. محمد

    2

    0

    خیلی وقته پست فنی نگذاشتید