BWT Alpine F1 Team avance avec un accumulateur hydraulique imprimé en titane

BWT Alpine F1 Team s'est tourné vers la fabrication additive métallique pour améliorer les performances de sa voiture en produisant un accumulateur hydraulique en titane avec une fonctionnalité complète dans un encombrement réduit. Après des années d'approvisionnement et de développement collaboratifs avec 3D Systems, l'équipe BWT Alpine F1 a sélectionné la technologie d'impression directe sur métal (DMP) de 3D Systems pour produire la pièce complexe, et s'est appuyée sur l'expertise et les processus de nettoyage exclusifs de 3D Systems pour garantir une qualité optimale.

BWT Alpine F1 Team améliore continuellement sa voiture, travaillant dans des cycles d'itération très courts pour faire progresser et affiner les performances. Les défis constants incluent le travail dans l'espace limité disponible, le maintien du poids des pièces aussi bas que possible et le respect des contraintes réglementaires en constante évolution.

Les experts du groupe d'innovation d'application (AIG) de 3D Systems ont fourni à BWT Alpine F1 Team le savoir-faire nécessaire pour fabriquer un composant spiralé complexe en titane avec une géométrie interne stimulante et axée sur la fonction.

La fabrication additive offre une opportunité unique de relever les défis de l'innovation rapide en fournissant des pièces très complexes dans des délais courts. Pour des pièces comme l'accumulateur hydraulique de BWT Alpine F1 Team, une expertise AM supplémentaire était nécessaire pour une pièce réussie en raison du niveau de complexité de la conception et des exigences strictes en matière de propreté.

Pour l'accumulateur, en particulier une bobine d'inertage de fluide de soulèvement arrière, l'équipe de course a conçu un amortisseur de ligne dure, qui fait partie d'un amortisseur de soulèvement arrière dans le système de suspension arrière à l'intérieur du carter principal de la boîte de vitesses. Un long morceau de tube rigide, l'accumulateur stocke et libère de l'énergie pour compenser les fluctuations de pression. Ainsi, les performances de l'amortisseur de ligne sont corrélées à son volume interne, et donc à la longueur du composant.

La fabrication additive a permis à BWT Alpine F1 Team de maximiser la longueur de la bobine d'amortissement tout en regroupant des fonctionnalités complètes dans un espace restreint. "Nous avons conçu cette pièce pour qu'elle soit aussi volumétriquement efficace que possible et pour partager l'épaisseur de paroi entre les tubes adjacents", a expliqué Pat Warner, responsable de la fabrication numérique avancée chez BWT Alpine F1 Team. "Atteindre ce volume n'est possible qu'avec AM."

La bobine d'amortissement finale en titane a été produite à l'aide du DMP Flex 350 de 3D Systems, un système de FA métallique haute performance présentant les meilleurs niveaux d'oxygène de sa catégorie (<25 ppm) et une atmosphère d'impression inerte. L'architecture système unique des machines DMP de 3D Systems garantit des pièces exceptionnellement solides et précises avec une pureté chimique élevée et la répétabilité nécessaire pour les pièces de production.

Pendant le fonctionnement, la bobine d'amortissement est remplie de fluide et compense les fluctuations de pression dans le système en absorbant et en libérant de l'énergie. Afin de fonctionner correctement, le fluide a une spécification de propreté pour éviter la contamination. L'utilisation de la FA métallique pour concevoir et produire ce composant offrait des avantages considérables en termes de fonctionnalité, d'intégration dans le système plus large et de réduction de poids, mais l'équipe a dû relever un défi lorsqu'il s'agissait d'éliminer complètement la poudre des canaux internes.

Pour obtenir une évacuation complète des matériaux sur ces impressions métalliques complexes, AIG de 3D Systems a apporté sa vaste connaissance des processus pour appliquer un protocole de nettoyage exclusif qui a été utilisé avec succès sur des dizaines de milliers de pièces et garantit des composants en titane sans particules. Pour les clients qui envisagent d'adopter la FA métallique et qui exigent le plus haut degré de propreté des pièces pour les canaux internes, 3D Systems dispose d'un protocole établi pour transférer ce savoir-faire vers de nouvelles installations.

La solution complète de fabrication additive métallique de 3D Systems va au-delà de son expertise de pointe et de sa plate-forme d'impression métallique pour inclure des matériaux soigneusement développés et optimisés et le logiciel 3DXpert. 3DXpert est un logiciel tout-en-un pour préparer, optimiser et gérer le flux de travail d'impression sur métal.

BWT Alpine F1 Team a sélectionné le matériau LaserForm Ti Gr23 (A) pour son accumulateur, citant la haute résistance et la capacité de produire avec précision des sections à paroi mince comme raisons de son choix. Tous les matériaux LaserForm ont des paramètres d'impression spécifiques et largement développés dans 3DXpert qui regroupent l'expertise des ingénieurs de 3D Systems dans le flux de travail pour des résultats de la plus haute qualité.

L'équipe a également tiré parti de l'expertise de 3D Systems en matière de conception pour la fabrication additive pour faire progresser sa conception avec des conseils sur l'orientation optimale de la construction, les épaisseurs de paroi réalisables et la manière de partager les murs entre les sections de mur adjacentes, ainsi que son expertise en post-traitement. En tant que co-développeur constant de solutions innovantes et de première industrie, le groupe d'innovation d'applications de 3D Systems possède une expérience étendue et approfondie dans la transition des applications des concepts à la fabrication à l'échelle.

3D Systems est partenaire de centaines d'applications critiques dans des secteurs où la qualité et la performance sont primordiales. L'approche systématisée de 3D Systems en matière de mise à l'échelle, du prototypage à la production, garantit un cheminement simplifié vers des pièces FA qualifiées, et le leader de la FA propose également un transfert de technologie pour aider les clients à adopter avec succès la fabrication additive dans leurs propres installations.

Suite au succès de l'accumulateur imprimé en titane de BWT Alpine F1 Team, Warner dit que l'équipe a été encouragée à rechercher des composants de suspension plus complexes l'année suivante.

REMARQUE : La réglementation actuelle de la Formule 1 n'autorise plus les bobines d'inertage dans la voiture. Cependant, le principe de base de la nécessité de relever des défis constants tels que l'espace limité disponible, le maintien du poids des pièces aussi bas que possible et le respect de l'évolution des contraintes réglementaires tout en améliorant la fonctionnalité peut être parfaitement illustré avec ce composant et transféré à plusieurs composants des voitures de Formule 1 ainsi que des véhicules routiers et ferroviaires.

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