ETSEIB Motorsport: les peces impresses en 3D condueixen a la línia de meta

L’equip de curses ETSEIB Motorsport utilitza la impressió 3D per fabricar peces finals per als seus vehicles elèctrics. Gràcies a la fabricació additiva, peces com els conductes de refrigeració de frens es poden personalitzar per a cada circuit, garantint el millor rendiment de l’automòbil independentment de les condicions externes.

Format per estudiants de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB) i de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona (ETSETB), l’equip ETSEIB Motorsport es centra en dissenyar i construir dos cotxes de carreres amb els quals competeixen en el torneig Formula Student contra equips de tot el món. Els seus dos vehicles són 100% elèctrics, un d’ells conduït per un pilot i l’altre sense conductor.

A l’ésser un equip d’estudiants, el pressupost per al desenvolupament i la construcció dels seus automòbils és molt limitat, i els seus membres sempre estan buscant nous mètodes de fabricació que els permetin obtenir les solucions més econòmiques sense comprometre la qualitat, que, quan es tracta de cotxes de carreres, pot marcar la diferència entre una victòria i un accident desastrós.

És així com els enginyers del grup van començar a investigar les possibilitats de la impressió 3D per produir algunes de les seves peces d’ús final, una tecnologia que des de llavors s’ha incorporat completament gràcies als seus excel·lents resultats. ETSEIB Motorsport està utilitzant la fabricació additiva per fabricar conductes de refrigeració per als frens, personalitzats per a cada circuit en el qual competeixen i fabricats amb PAHT CF15.

Una qüestió de frens

En aquests vehicles, el rendiment dels frens està directament relacionat amb la temperatura a la qual treballen. Aquesta temperatura augmenta com més es frena i, com més gran és la temperatura, menor és el coeficient de fricció i, en conseqüència, pitjor és la frenada.

Per descomptat, el funcionament dels frens és essencial per al maneig de l’automòbil. Un sobreescalfament excessiu podria deformar el disc, provocant vibracions i fins i tot una fallada total de sistema de frenada. Per aquesta raó, per garantir que la temperatura no augmenti i no afecti la seva funcionalitat, és essencial incorporar conductes de refrigeració per als frens.

Personalització per circuit: el secret de l’èxit

Tot i que aquests conductes de refrigeració podrien ser sempre iguals, el secret de l’èxit en carreres a aquest nivell rau en la personalització, estudiant cada circuit per separat i ajustant la secció d’entrada d’aire que es redirigeix ​​als discs de fre.

La raó és que, com més gran és la secció, més refredament es produeix, però les seccions més grans també causaran una major resistència a l’aire, el que causa una pèrdua significativa de velocitat.

En els circuits amb molts revolts, cal frenar constantment, de manera que es necessita una bona refrigeració per garantir un rendiment òptim de sistema de fre. Per a això s’ha d’utilitzar un conducte amb la secció el més gran possible, que redirigeixi més aire al fre.
D’altra banda, en circuits amb moltes línies rectes i poques corbes, tenir muntat un conducte amb una secció més petita millorarà l’aerodinàmica i permetrà que el vehicle sigui més ràpid.

La quantitat de corbes que es poden trobar en un circuit determinat té, així, un gran efecte en el rendiment de l’automòbil, i adaptar-se correctament a aquestes condicions pot marcar una gran diferència en els resultats de la cursa.

El mètode de producció tradicional per fabricar aquestes peces seria l’aplicació de fibra de carboni, comunament utilitzat en competicions els equips tenen més recursos i pressupost. Amb aquest mètode de fabricació, es necessitaria un motlle i un contramotlle d’alumini CNC o poliuretà d’alta densitat (depenent de el nombre de còpies que es facin), un inserit de silicona extraïble per replicar l’interior de la peça, un metre quadrat de teixit de fibra de carboni de 200 grams i un litre de resina epoxi.

PAHT CF15, el material ideal gràcies a la seva resistència i rigidesa

En el seu lloc, l’opció escollida per l’equip de ETSEIB Motorsport ha estat imprimir en la seva BCN3D Epsilon cadascun dels tres conductes que utilitzen normalment.
Aquestes peces han de ser rígides, per no doblegar-durant el seu ús a causa de la força de l’aire, i també han de suportar temperatures de treball de fins a 100ºC. És per això que aquesta peça es fabrica en poliamida d’alta temperatura reforçada amb fibra de carboni (PAHT CF15), un material que permet treballar a temperatures contínues de 150 º C (amb una temperatura màxima de 180 º C), el que garanteix la seva estabilitat dimensional durant l’ús.

Aquest material ofereix un mòdul de Young de 8.3GPa, que proporciona suficient rigidesa per al seu ús i resistirà els impactes de pedres o altres partícules durant el transcurs de la cursa. Gràcies a la BCN3D Epsilon, que incorpora un filtre HEPA i un filtre de carbó actiu, el PAHT CF15 pot imprimir-se de manera fàcil i segura per aconseguir una peça d’ús final que funcioni perfectament.

Una solució més ràpida i econòmica amb resultats òptims

No ens oblidem del pressupost! En un cas com aquest, la fabricació dels motlles i l’insert a través de mètodes tradicionals implicaria un cost d’aproximadament 600€, mentre que la peça en si costaria al voltant de 90€.

No obstant això, al fabricar-ho en FFF amb el seu BCN3D Epsilon, utilitzant PAHT CF15 combinat amb PVA i prenent un temps de fabricació de 8,5 hores, el cost final per peça per a l’equip ETSEIB Motorsport és de 32,5€.

Cal esmentar que les peces fabricades mitjançant l’aplicació de fibra de carboni són més lleugeres, però també tenen els seus desavantatges. A més de les seves majors costos de producció, el seu disseny està limitat pel procés de fabricació i, a més, el resultat final és més fràgil.

Les partícules dipositades a la pista, com grava, encenalls de pneumàtics, etc., poden causar greus danys als components de la fibra quan l’automòbil es condueix a alta velocitat, mentre que el PA es comporta molt millor en aquest tipus de situacions, estenent la vida útil de la peça, cosa molt valuosa en competicions com la Formula Student, on els vehicles es construeixen contrarellotge i amb baixos pressupostos.