การใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อผลิตชิ้นส่วนและอะไหล่ทนความร้อนสำหรับมอเตอร์ไซค์

Andrea Pirazzini ผู้ก่อตั้ง Help3D ใช้เครื่องพิมพ์ Formlabs 3D เพื่อสร้างท่อร่วมไอดีสำหรับพิทไบค์ที่เขาขี่ในการแข่งขันชิงแชมป์ 12 Pollici Italian Cup

เมื่อทีมของเขาปรับแต่งรถมอเตอร์ไซค์ พวกเขาพยายามให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้ได้เอาท์พุตกำลังเชิงเส้น Pirazzini ใช้การวิเคราะห์ของไหล-ไดนามิกกับการออกแบบการบิดท่อร่วมที่เป็นไปได้เพื่อจำกัดแรงม้าโดยไม่ต้องใช้หน้าแปลนลด ซึ่งอาจทำให้แรงดันตกคร่อมเฉพาะที่

Pirazzini หันมาใช้การพิมพ์ 3 มิติ เนื่องจากทำให้เขาสามารถพิมพ์ชิ้นส่วนเดียวกันได้หลายเวอร์ชันด้วยต้นทุนที่ต่ำ ทดสอบการออกแบบในวันถัดไป และได้เปรียบในสนามแข่ง Elia Marescutti เพื่อนร่วมทีมของ Pirazzini คว้าแชมป์ปี 2021 ด้วยจักรยานยนต์ที่พิมพ์ 3 มิติ

ทำReverse Engineering ท่อไอดีร่วมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพรถ

Pirazzini ขี่มอเตอร์ไซค์มาตั้งแต่ปี 2012 ตั้งแต่เริ่มต้น เขาใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างชิ้นส่วนเล็กๆ สำหรับจักรยานของเขา เช่น ขายึดสำหรับนาฬิกาจับเวลา เขาลังเลที่จะพัฒนาชิ้นงานที่ทนทานต่อการใช้งานและทนความร้อนมากขึ้น จนกระทั่งได้เรียนรู้เกี่ยวกับการเปิดตัว Rigid 10K Resin

หลังจากศึกษารายละเอียดข้อมูลจำเพาะแล้ว Pirazzini คิดว่าการพิมพ์ 3 มิติของท่อไอดีร่วม ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปจากอะลูมิเนียมแบบเดิมๆ น่าจะเป็นโครงการที่น่าสนใจ ในอดีต เขาเคยลองใช้เทคโนโลยี FDM แต่ผลลัพธ์กลับไม่ใช่สิ่งที่เขาคาดหวัง เนื่องจากการรั่วไหลของอากาศทำให้คาร์บูเรเตอร์และกำลังเครื่องยนต์บิดเบี้ยว

ในการพัฒนาโครงการ Pirazzini ใช้การสแกน 3 มิติและซอฟต์แวร์ Autodesk Fusion 360 ในการออกแบบวิศวกรรมย้อนกลับ การสแกนเครื่องยนต์สี่จังหวะ (สองวาล์ว) พร้อมเฟรมและคาร์บูเรเตอร์ช่วยให้เขาปรับขนาดท่อร่วมได้อย่างถูกต้องและจากนั้นจัดตำแหน่งให้คาร์บูเรเตอร์ไม่ชนเข้ากับเฟรมหรือระบบไอเสีย นอกจากนี้ Pirazzini ยังออกแบบทรัมเป็ตไอดีและท่อไอดีอีกด้วย ด้วยการใช้ CAD ทำให้สามารถปรับเส้นผ่านศูนย์กลางของทางเข้าของส่วนหัวกับคาร์บูเรเตอร์ หลีกเลี่ยงขั้นตอนและแรงดันตกหรือความปั่นป่วนใดๆ

ในกรณีที่ต้องถอดท่อร่วมออกเพื่อจำกัดเอาต์พุตกำลังสูงสุด Pirazzini ได้สร้างแบบจำลอง 3 มิติของขนาดท่อร่วมเพื่อจำกัดกำลังที่ส่งโดยไม่สูญเสียความเป็นเส้นตรง จากนั้นเขาก็ทำการทดลองโดยใช้ม้านั่งทดสอบ ซึ่งทำให้สามารถค้นหาท่อร่วมที่เหมาะสมกับเครื่องยนต์แต่ละประเภทที่เขาตรวจสอบได้

ผลที่ได้คือการขยายเส้นโค้งการส่งมอบที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์สูงขึ้นโดยไม่สูญเสียแรงม้าแบบคลาสสิก โดยพื้นฐานแล้ว เครื่องยนต์มีแรงม้ามากกว่า (ประมาณ 1 HP เพิ่มขึ้นเกือบ 10%) เมื่อเทียบกับท่อร่วมแบบกลึงมาตรฐาน ในขณะที่ยังคงอยู่ภายในขอบเขตที่กำหนดโดยกฎของการแข่งขันชิงแชมป์

ใช้เรซินRigid 10Kในการพิมพ์วัตถุทนความร้อน

การออกแบบท่อไอดีร่วมใหม่พิมพ์ด้วยForm 3 โดยใช้เรซินRigid 10Kที่ความสูงของชั้น 100 ไมครอน สร้างพื้นผิวเรียบโดยไม่มีเส้นชั้นที่มองเห็นได้ สำหรับการตกแต่งเสร็จสิ้น Pirazzini ใช้กระดาษทรายสูตรน้ำแบบคลาสสิกเพื่อทำให้พื้นผิวเรียบ การพิมพ์ SLA แตกต่างจากท่อร่วม FDM ซึ่งต้องมีการขัดแต่งภายนอกและภายในเพื่อให้กันน้ำได้ การพิมพ์ SLA จะสร้างชิ้นส่วนที่แข็งแรงและกันน้ำได้

เวลาในการพิมพ์ขึ้นอยู่กับความหนาและขนาดของท่อไอดีร่วม แต่โดยทั่วไปจะแตกต่างกันไประหว่างสองชั่วโมงถึงสองชั่วโมงและสี่สิบห้านาที ราคาของแต่ละส่วนแตกต่างกันไประหว่าง 10 ยูโรถึง 12 ยูโร Pirazzini สามารถพิมพ์ท่อร่วมต่าง ๆ ได้ถึงเจ็ดประเภทในชั่วข้ามคืน ซึ่งเขาสามารถทดสอบได้ในวันรุ่งขึ้น

ใน PreForm ผู้ใช้สามารถวางตำแหน่งวัตถุด้วยตนเองหรือใช้การวางแนวอัตโนมัติ Pirazzini พบว่าตัวหลังมีประโยชน์มากเพราะมีแนวโน้มที่จะลดการสร้างซัพพอร์ตที่สามารถเพิ่มหรือลบได้ตามความต้องการของผู้ใช้ หากไม่มีซัพพอร์ตในส่วนสำคัญของงานพิมพ์ ซอฟต์แวร์จะแจ้งให้ผู้ใช้ทราบ

ผลลัพธ์การทดสอบ

ท่อไอดีร่วมที่ Pirazzini พิมพ์ด้วย Form 3 มีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและต่ำได้อย่างสมบูรณ์แบบ และยังคงติดตั้งอยู่บนพิทไบค์ของเขา ด้วยการใช้กล้องถ่ายภาพความร้อน Pirazzini ค้นพบว่า Rigid 10K Resin ยังให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด: ท่อร่วมที่พิมพ์ 3 มิติพร้อมครีบระบายความร้อนบันทึกอุณหภูมิที่ต่ำกว่า 40-50 องศาเซลเซียสเมื่อเทียบกับท่อร่วมอลูมิเนียมแบบคลาสสิก ยิ่งกว่านั้น หลังจากการแข่งขันประมาณ 20-25 นาทีที่อุณหภูมิภายนอกประมาณ 33 องศา ก็สามารถสัมผัสท่อร่วมต่าง ๆ ได้โดยไม่เกิดไฟไหม้เพราะจริง ๆ แล้วอากาศที่หนาวเย็น

Formlabs 3D Printer เครื่องพิมพ์ระบบSLAคุณภาพสูงที่รองรับงานได้หลากหลายวงการและเป็นที่ยอมรับทั่วโลก