3D印刷を使用して、モータースポーツ用の耐熱性の最終用途部品とスペアを作成

Help3Dの創設者であるAndreaPirazziniは、Formlabs 3Dプリンターを使用して、12回のポリチイタリアカップ選手権で乗るピットバイク用のインテークマニホールドを作成しました。

彼のチームがモーターサイクルを調整するとき、彼らは線形出力を考え出すために可能な限り努力します。 Pirazziniは、可能なマニホールド絞り設計で流体力学分析を使用して、局所的な圧力降下を引き起こす可能性のある減速フランジを適用することなく、馬力を制限しました。

Pirazziniは、同じパーツの複数のバージョンを低コストで印刷し、翌日にデザインをテストし、トラックで有利になるため、3D印刷に目を向けました。 PirazziniのチームメイトであるEliaMarescuttiは、3Dプリントされたマニフォールドを備えた自転車で2021年のチャンピオンシップを獲得しました。 Pirazziniがプロジェクトをどのように開発したかを知るために読んでください。

2021 S1オーバーチャンピオンシップの優勝者であるエリアマレスカティのモーターサイクルは、フォーム3に印刷されたカスタムマニホールドを使用しました。

パフォーマンスを最適化するためのマニホールドのリバースエンジニアリング

Pirazziniは、2012年からバイクに乗っています。最初から、ストップウォッチのサポートブラケットなど、バイクの小片を3Dプリントで作成しています。彼は、リジッド10K樹脂の発売について知るまで、より機能的で耐熱性のある部品の開発に躊躇していました。

仕様を詳細に検討した後、Pirazziniは、従来アルミニウムから機械加工されていた部品であるインテークマニホールドを3Dプリントすることは興味深いプロジェクトになると考えました。過去に彼はFDMテクノロジーを使用しようとしましたが、空気漏れがキャブレターとエンジンの出力を歪めたため、結果は彼が望んでいたものではありませんでした。

ピットバイクエンジンのスキャン。

プロジェクトを開発するために、Pirazziniは3DスキャンとAutodesk Fusion360ソフトウェアを使用して設計をリバースエンジニアリングしました。フレームとキャブレターを備えた4ストロークエンジン（2バルブ）エンジンのスキャンは、キャブレターがフレームや排気システムに衝突しないように、マニホールドのサイズを正しく設定し、配置するのに役立ちました。 Pirazziniは、インテークトランペットとインテークダクトも設計しました。 CADを使用することで、ヘッドインレットの直径をキャブレターに合わせることができ、ステップや圧力降下や乱流を回避できました。

白書

リバースエンジニアリング、復元、および計測のための3Dスキャン

3Dスキャンと印刷のワークフローは、複製と復元、リバースエンジニアリング、計測などに適用できます。ホワイトペーパーをダウンロードするか、ウェビナーを視聴して、これらのテクノロジーを使用して独自の設計ワークフローを洗練する方法を学びましょう。

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フォーム3で印刷されたインテークマニホールドのさまざまなバージョン。

最大出力を制限するためにマニホールドを剥がす必要がある場合、Pirazziniは、線形性を失うことなく供給される電力を制限するサイズのマニホールドの3Dモデルを作成しました。次に、彼はテストベンチを使用して試運転を実行しました。これにより、調査したエンジンのタイプごとに適切なマニホールドを見つけることができました。

その結果、従来の馬力を失うことなく、より高いエンジン速度での供給曲線が延長されました。本質的に、エンジンは、チャンピオンシップのルールによって課せられた制限内にとどまりながら、標準の機械加工されたマニホールドと比較して、より多くの馬力（約1 HP、ほぼ10％の増加）を利用できました。

硬質10K樹脂を使用した耐熱オブジェクトの印刷

新しいマニホールドデザインは、100ミクロンの層の高さでリジッド10K樹脂を使用してフォーム3で印刷され、目に見える層の線のない滑らかな表面を作成しました。仕上げに関しては、Pirazziniは表面を滑らかにするために古典的な水性サンドペーパーを使用しました。防水性を確保するために外部および内部で処理する必要があるFDMマニホールドとは異なり、SLA印刷は頑丈で防水性のある部品を作成します。

サンプルパーツ

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リジッド10k樹脂は、当社のエンジニアリングポートフォリオの中で最も剛性の高い材料です。 Formlabsの品質を直接見て感じてください。無料のサンプルパーツをオフィスに発送します。

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印刷時間はマニホールドの厚さとサイズによって異なりますが、通常は2時間から2時間45分の間で変化します。各部品の価格は10ユーロから12ユーロの間で変動しました。 Pirazziniは、最大7種類のマニホールドを一晩で印刷し、翌日テストすることができました。

Help3Dの創設者、Andrea Pirazzini

「3D印刷の世界では、PreFormは私が今まで使用した中で最もシンプルで全体的に最高のパフォーマンスを発揮するプログラムです。」

PreFormを使用して印刷するために送信する準備ができている2つのバージョンのインテークマニホールド。

PreFormでは、ユーザーはオブジェクトを手動で配置することも、自動方向を使用することもできます。 Pirazziniは、ユーザーのニーズに応じて追加または削除できるサポートの作成を最小限に抑える傾向があるため、後者が非常に役立つことを発見しました。印刷ジョブの主要な領域でサポートが欠落している場合、ソフトウェアはユーザーに通知します。

Help3Dの創設者、Andrea Pirazzini

「特に、フォーム3の非常に優れた点の1つは、印刷物と接触するサポートのサイズが非常に小さく、除去する残留物がほとんどないことです。」

結果

ピラッツィーニがフォーム3で印刷したマニフォールドは、高温と低温に完全に耐え、ピットバイクに取り付けられています。熱画像カメラの使用のおかげで、Pirazziniは、リジッド10Kレジンが大幅に優れた熱性能も提供することを発見しました。冷却フィンを備えた3D印刷されたマニフォールドは、従来のアルミニウムマニフォールドと比較して摂氏40〜50度低い温度を記録しました。また、外気温約33度で約20〜25分のレースを行った後、実際は寒かったので火傷することなくマニホールドに触れることができました。

今後のプロジェクト

インテークマニホールドは、リジッド10Kレジンを使用して実現したプロジェクトの1つにすぎません。実際、Pirazziniは、この材料が2ストロークエンジン用のリードバルブパック、タペットカバー、シリンダーヘッドカップリング用のリダクションフランジ、およびその他の耐空気性が必要な部品の構築にも適していると予想しています。