3D печать в образовании, в бизнесе и гонках Формулы-1
Упрощая сложное
Университет Наварры не зря может похвастаться самым высоким уровнем востребованности своих выпускников – это учебное заведение придерживается передовых стандартов в области образования. Частью этого успеха является стремление университета вовлечь студентов в максимальное количество настоящих проектов. Именно этим и занимается университетская Инженерная школа Текнан (Tecnun) – ее ученики участвуют в ежегодном студенческом инженерном соревновании Формулы-1.
Суть соревнования заключается в том, чтобы студенческие команды из разных университетов, используя знания, полученные во время учебы, разработали и собрали гоночную машину – и (в идеале) увеличили ее достижимую скорость. Команда Школы Tecnun быстро обнаружила, что критическим элементом, который можно улучшить, является конструкция впускного коллектора. Однако производство впускного коллектора – не такое уж простое задание. «Конструкция впускного коллектора чрезвычайно сложна, поскольку она включает в себя некоторые важные компоненты, которые необходимы для правильного распределения воздуха», - объясняет Хавьер Аперрибэй (Javier Aperribay), тeхнический директор команды Tecnun Motorsport.
Команда решила создать новый впускной коллектор из углеродного волокна, чтобы уменьшить вес конструкции и снизить потребление топлива. Традиционно для производства такой детали требовалась форма из алюминия, которая поддерживала бы композитный материал, однако производство этой формы с помощью станка с ЧПУ – негибкий и дорогостоящий процесс. Кроме того, каждое дополнительное изменение в форме откладывало бы сроки реализации проекта.
Поэтому одной из главных целей команды Tecnun стало использование 3D-печати. Чтобы поддержать университет, локальный реселлер Stratasys, Pixel Sistemas, выступил в качестве спонсора и создал с помощью FDM-технологии одноразовые (растворимые) формы, необходимые для проекта. На 3D принтере Stratasys Fortus 450mc™ была напечатана форма для коллектора с использованием растворимого материала ST-130™ (который способен выдерживать высокие температуры, вплоть до 121°C, и высокое давление, которое при некоторых процессах отвердевания достигает 620 кПа) которая затем была покрыта углеродным композитным материалом. После вулканизации внутренняя одноразовая основа была вымыта, и команда получила готовую деталь – идеальный процесс для производства сложных конструкций!
«Внедрение одноразовой оснастки, полученной с помощью FDM-технологии от компании Stratasys в производственный процесс позволило нам использовать для изготовления воздухозаборника углеродное волокно вместо тяжелых, менее эффективных материалов, - говорит Хавьер Аперрибэй. – Превосходные характеристики растворимости материала ST-130 делают возможной реализацию очень сложных форм – по сравнению с алюминиевыми формами. Первая одноразовая форма была создана с помощью 3D-принтера всего за пять часов – не то, что три недели, которые нужны для традиционных форм!»
Используя 3D-печать, команда смогла сэкономить время, улучшить дизайн и уменьшить вес входного коллектора на 60% по сравнению с коллектором, произведенным традиционными методами. Команда Tecnun приняла участие в двух международных студенческих гонках Формулы, установив лучший результат на сегодняшний день. Нет сомнений, что одноразовые формы, полученные с помощью 3D принтера Stratasys Fortus 450mc™, будут играть ключевую роль в преодолении различных инженерных проблем.
Обучайся, делая
Пословица «Век живи – век учись» как никогда актуальна и для студентов Инженерной школы Милвоки, и для членов Консорциума Лаборатории аддитивных технологий Школы. Школа, которая насчитывает 2900 студентов, расположенная в сердце города Милвоки, имеет связи с 47 производственными предприятиями, включая такие, как Kohler, Snap-on Tools, Baxter Medical и Master Lock.
Консорциум появился 27 лет назад, когда Инженерная школа Милвоки столкнулась с дефицитом средств, которые были необходимы для поддержки Лаборатории в активном и работоспособном состоянии. Школа обратилась к индустрии и предложила партнерство в сфере аддитивных технологий. Четыре партнера-основателя приняли участие в жизни Школы, вложив средства в стоимость лаборатории; взамен они получили неконкурентный, общий доступ к аддитивным технологиям. В настоящее время члены Консорциума платят ежегодные взносы за лабораторные часы и экспертные советы в сфере аддитивного производства.
Инженерная школа Милвоки является не просто местом для расположения лаборатории 3D-печати. Центр быстрого макетирования при Консорциуме нанимает студентов, работающих в сфере промышленности, чтобы помочь компаниям решать уникальные задачи при разработке новых продуктов. «Мы функционируем как канал информации, который помогает компаниям усваивать новые технологии, учиться разрабатывать новые конструкции для аддитивного производства и обучать студентов так называемой «экономической инженерии» - процессу улучшения, доработки чего-либо, который является финансово выгодным, - говорит Винс Аневертер (Vince Anewerter), директор Центра быстрого макетирования. – Лучшее, что мы можем дать студентам – это возможность работать над настоящими проектами, достойными резюме».
Процесс производства сегодня совсем не похож на процесс производства двадцать лет назад. Доступ к аддитивным технологиям в любой инженерной школе становится таким же естественным, как доступ к сети W-FI. Лаборатория 3D-печати в Школе Милвоки позволяет воспользоваться огромным количеством различных видов аддитивных технологий, и это делает ее уникальной моделью совместной работы индустрии и образования. В промышленности все чаще требуются различные функциональные детали сложной структуры из жесткого, прочного и в то же время гибкого материала, способные выдерживать большие нагрузки. Такие запросы вполне выполнимы с помощью аддитивных технологий – например, с помощью 3Д принтеров Stratasys серии F123, которые позволяют печатать большие и сложные детали. Отличные качества и скорость работы 3Д принтеров Stratasys серии F123 c материалом TPU 92A уже даже не удивляют Аневертера: «Компания Stratasys обычно не представляет новый продукт, пока он полностью не проверен и не готов к работе».
Партнерство индустрии и образования – это двойной выигрыш. Лаборатория одновременно обучает студентов аддитивным технологиям и помогает компаниям-членам Консорциума интегрировать аддитивное производство в их внутренние производственные процессы такими способами, которые принесут им выгоду.
