يشهد تصميم وتصنيع مشعبات السحب في رياضة السيارات حقبة جديدة، حيث يؤثر كل غرام من الوزن وكل جزء من الثانية من استجابة تدفق الهواء على الأداء على حلبة السباق. بالنسبة لفرق السباق ومُعدّلي الأداء، لم تعد المكونات خفيفة الوزن وعالية الكفاءة خيارًا، بل أصبحت ضرورة حتمية.
مقرها تايوان رياضة سباقات دي تي إم (DTMRS)تستفيد شركة متخصصة في حلول تعديل سباقات السيارات عالية الأداء من تقنية التصنيع الإضافي بالتلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) لإحداث نقلة نوعية في تطوير وإنتاج مكونات رياضة السيارات. وذلك من خلال الشراكة مع TPM3Dقامت شركة DTMRS، وهي شركة رائدة في مجال تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية SLS، بدمج التصنيع الصناعي بتقنية SLS في سير عملها لأنظمة سحب الهواء المتقدمة للسباقات ومكونات المحرك.
من الصب والتشغيل الآلي باستخدام الحاسوب إلى التصنيع الرقمي بالكامل
تُصنع مشعبات السحب التقليدية عادةً باستخدام صب الألومنيوم متبوعًا بالتصنيع باستخدام الحاسوب (CNC). تتطلب هذه العملية إنتاج القوالب، والصب، واللحام، والعديد من عمليات التصنيع، مما يجعل عملية التصنيع تستغرق وقتًا طويلاً وعرضة للعيوب مثل تجاويف الانكماش أو عدم دقة الأبعاد.
باستخدام طابعة TPM3D P360 SLS ثلاثية الأبعاد جنبا إلى جنب مع نظام معالجة المساحيق TPM3D PPS360تقوم DTMRS الآن بطباعة مشعبات السحب وغرف السحب مباشرةً باستخدام بريسيميد 1176 برو جي اف 30 اسود، وهي مادة نايلون مقواة بألياف زجاجية مصممة للتطبيقات الصناعية عالية الأداء.
بدون أدوات أو عمليات إنتاج متعددة الخطوات، يمكن للمكونات أن تنتقل من تصميم CAD إلى الجزء النهائي في أقل من 48 ساعةبعد المعالجة اللاحقة البسيطة، بما في ذلك السفع الرملي وتنعيم السطح، تحقق الأجزاء المطبوعة تفاوتات تجميع تبلغ ±0.2 مم، مما يلبي متطلبات التركيب الصارمة لتطبيقات السباق.
دورات إنتاج أسرع وتكاليف تصنيع أقل
في تطبيقات سباقات السيارات ذات الإنتاج المحدود والتصميم المخصص للغاية، غالباً ما تواجه عمليات التصنيع التقليدية صعوبة في تحقيق الكفاءة الاقتصادية. فتكلفة أدوات صب مشعب السحب وحدها قد تصل إلى عشرات الآلاف من الدولارات، بينما تزيد عمليات التشطيب والفحص التي تتطلب عمالة كثيفة من تكاليف الإنتاج.
تُغني الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) عن الحاجة إلى القوالب تمامًا. تتجاوز نسبة استخدام المواد 90%، ويمكن إعادة تدوير المسحوق غير المستخدم واستخدامه في عمليات الإنتاج المستقبلية. ووفقًا لـ DTMRS، فقد انخفضت دورة تطوير مجموعة مدخل الهواء الكاملة بأكثر من 80% مقارنةً بأساليب التصنيع التقليدية.
وبنفس القدر من الأهمية، تضمن عملية التصنيع الرقمية بالكامل جودة عالية ومتسقة للأجزاء. إذ يتم التخلص من عيوب الصب العشوائية مثل المسامية والفقاعات الهوائية، مما يسمح لشركة DTMRS بتحقيق إنتاجية تقارب 100% مع إمكانية تطوير تصاميم جديدة بسرعة لتلبية احتياجات العملاء.
أداء خفيف الوزن: مشعب سحب هواء لمحرك V8 يزن 1.9 كجم فقط
لا يزال تخفيف الوزن أحد أهم العوامل في هندسة رياضة السيارات، حيث يؤثر بشكل مباشر على نسبة القوة إلى الوزن، والتحكم، وتوازن السيارة.
من خلال استخدام غرف السحب والمشعبات المطبوعة بتقنية SLS المتكاملة والمصنعة من النايلون المقوى بالألياف الزجاجية، قللت DTMRS بشكل كبير من وزن المكونات مع الحفاظ على الأداء الهيكلي.
يبلغ وزن مشعب سحب الهواء لمحرك V8، المصنّع بتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLS) من TPM3D، 1.9 كيلوغرام فقط، ويستغرق طباعته حوالي 13 ساعة. بينما يزن مشعب سحب هواء آخر 2.5 كيلوغرام، ويستغرق إنتاجه حوالي 10 ساعات. وبالمقارنة مع البدائل المعدنية التقليدية، تُخفّض الأجزاء المطبوعة بتقنية SLS الوزن بأكثر من 40%.
إلى جانب تخفيف الوزن، تتيح تقنية SLS قنوات تدفق هواء داخلية معقدة، وهياكل ذات جدران رقيقة، وميزات هيكلية متكاملة يصعب أو يستحيل تحقيقها من خلال الصب. وتساعد مسارات تدفق الهواء المُحسّنة هذه على تحسين كفاءة السحب واستجابة المحرك.
أشكال هندسية معقدة بدون قيود تصنيعية
غالباً ما تحدّ أساليب التصنيع التقليدية من إمكانيات المهندسين عند تصميم القنوات الداخلية المنحنية، أو قنوات التوزيع ذات المقاطع المتغيرة، أو هياكل التقوية المتكاملة. أما تقنية التصنيع الإضافي بتقنية التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) فتزيل العديد من هذه القيود.
بفضل حجم الطباعة الكبير لنظام P360 (360 × 360 × 600 مم)، تستطيع شركة DTMRS طباعة مجموعات مدخل الهواء كوحدة واحدة، والتي تتضمن حوافًا وهياكل تثبيت المستشعرات وتفاصيل وظيفية أخرى مدمجة في التصميم. وهذا يقلل الحاجة إلى اللحام والختم وعمليات التجميع الثانوية.
بعد المعالجة اللاحقة، يتم تقليل خشونة السطح الداخلي لقنوات تدفق الهواء بشكل كبير، مما يقلل من مقاومة تدفق الهواء ويدعم تحسين أداء المحرك.
TPM3D P360 + PPS360: حل SLS لتصنيع السيارات الرياضية الرقمية
تتطلب صناعة رياضة السيارات السرعة والتكرار ومرونة الإنتاج. يجمع نظام سير العمل المتكامل بتقنية SLS من TPM3D بين طابعة P360 الصناعية ومحطة معالجة المساحيق PPS360 لإنشاء نظام تصنيع مدمج وعالي الكفاءة.
جهاز P360 حاصل على شهادة CE، ويتميز بمولد نيتروجين مدمج وتقنية تبريد فعّالة لضمان استمرارية الإنتاج. تدعم محطة العمل PPS360 عمليات استخلاص المساحيق، والغربلة، والخلط، والتغذية الآلية، مع الحفاظ على معايير السلامة المقاومة للانفجار طوال العملية.
بالنسبة لشركة DTMRS، يتيح هذا الحل الانتقال من التصنيع التقليدي إلى الإنتاج الرقمي المرن - مما يدعم كل شيء بدءًا من النماذج الأولية السريعة وحتى أجزاء السباقات ذات الاستخدام النهائي منخفضة الحجم.
تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية SLS تعيد تشكيل مستقبل مكونات رياضة السيارات
التعاون بين TPM3D و رياضة سباقات دي تي إم يوضح هذا كيف أن الطباعة ثلاثية الأبعاد الصناعية بتقنية SLS تغير مستقبل تصنيع مكونات السباقات.
مع استمرار تلاشي القيود المتعلقة بالأدوات والوزن والتكلفة وفترات الإنتاج، يكتسب المهندسون حرية أكبر لتحسين التصاميم التي تركز على الأداء. من مشعبات السحب إلى تطبيقات أنظمة نقل الحركة المستقبلية، يُوسّع التصنيع الإضافي نطاق الإمكانيات المتاحة في هندسة رياضة السيارات بشكل سريع.
