Суперкар стал еще быстрее с помощью 3D‑сканера Shining

Задача

Владелец Porsche 991.2 GT3 обратился в компанию 3WAY с просьбой модифицировать впускную трубу — часть воздухозаборной системы, которая отвечает за поступление воздуха в цилиндры двигателя. В этой модели система забора воздуха оснащена ограничителем для снижения мощности двигателя. Поэтому перед инженерами стояла задача устранить препятствие к тому, чтобы Porsсhe “дышал полной грудью” и развивал максимальную скорость.

Поверхность воздушного фильтра составляет 207 см2. Воздухозаборники имеют ту же площадь, но трубки, проходящие от фильтра к двигателю имеют сечение всего 160 см2. Именно в этом месте специалисты нашли скрытую возможность: если увеличить площадь входной зоны воздуха в двигатель то кислорода для сгорания будет поступать больше.

Решение

Обмеры

Прежде всего требовалось с высокой точностью измерить сложные поверхности с труднодоступными участками. Для этого использовали лазерный ручной сканер Shining 3D Freescan UE Pro, захватывающий данные с точностью до 0,02 мм.

Затем специалисты 3WAY проанализировали полученные данные и выяснили, что поперечное сечение воздушного канала меньше поверхности воздушного фильтра. Труба, соединяющая крышку двигателя и вентиляционное отверстие крышки двигателя, вероятно являлась узким местом конструкции. Площадь трубы — 198 см2. Поперечное сечение крышки, собирающей воздух, — 152 см2.

На основе полученных данных был разработан разработали план для улучшения работы двигателя.

Реверс-инжиниринг

Прежде чем приступить к обратному проектированию, инженеры рассчитали, что отверстие должно иметь такое же или чуть большее сечение по сравнению с сечением воздушного фильтра.

Сначала была изготовлена впускная труба. Еще новая площадь составила 207 см2, что обеспечило оптимальную подачу воздуха. Далее была отрегулирована крышка вентиляционного отверстия. Так как эта деталь видна и должна соответствовать внешнему виду автомобиля, то при проектировании была важна эстетика.

Создание прототипов с помощью 3D-печати

Нужна была технология, позволяющая производить прототипы с минимальными затратами денег и времени. Прототип внутреннего вентиляционного отверстия напечатали на 3D-принтере FDM, а прототип крышки на 3D-принтере SLA.

Изготовление пресс-форм

Пресс-формы были изготовлены на основе SLA-детали, с применением высокотемпературной эпоксидной смолы. Углеродное волокно было раскроено на станке с ЧПУ. Это позволило получить точные, а не приблизительные допуски и перекрытия. Нахлесты между стыками предварительно пропитанных слоев волокна составили 6 мм, для сборки изделия использовались резьбовые соединения из нержавеющей стали, т.к. этот материал не реагирует с углеродным волокном.

Создание внутренней оболочки было доверено роботам. Гораздо больше времени инженеры потратили на внешнюю оболочку. Для ее изготовления в пресс-форму был помещен углеродный “полуфабрикат”. Все швы и нахлесты были спроектированы с максимальной точностью. Швы перекрывались на 6 мм — этого достаточно для достижения высокой прочности. Верх был отлит цельной деталью.

Результат

Благодаря 3D-технологиям проект был выполнен быстро и качественно. Двигатель с обновленной конструкцией был успешно подготовлен к тестированию. Компания 3WAY отметила следующие преимущества 3D-технологий:

• возможность более быстрого и эффективного производства прототипов и изделий небольшими партиями;
• легкая адаптация и изменение геометрии изделий, что является ключом к производству продуктов, которые постоянно меняются и совершенствуются;
• сокращение затрат на производство;
• производство изделий, которые трудно получить традиционными методами.