Como os protótipos de impressão 3D e usinagem CNC tornam os carros mais rápidos mais rápidos

O Hennessey Venom GT acaba de atingir 270 MPH em uma pista. O Koenigsegg One:1 acha isso fofo. E isso porque deve ser capaz de atingir 280 MPH. Ah, e ele pode virar as esquinas como um louco. Bem-vindo ao novo rei da velocidade e uma olhada rápida (sem trocadilhos) na tecnologia usada para fazer esses carros quebrarem novos recordes, a usinagem CNC.



Ao longo da história, nossa espécie desenvolveu uma obsessão inata pela velocidade. Sejam avestruzes nos tempos antigos, cavalos ou carros mais recentes, as competições de corrida sempre incentivaram as pessoas a inovar e ganhar vantagem competitiva sobre seus oponentes. Isso só se amplificou após a criação de veículos automotores no final do século 19 século. Entusiastas e fabricantes são constantemente levados a inovar e desenvolver carros mais rápidos, e é aí que entra a usinagem CNC e a impressão 3D. limites. Antes de mergulharmos nos carros mais rápidos de hoje, vejamos a tecnologia que impulsiona toda a inovação.

A máquina CNC e a impressora 3D

Máquinas CNC ou controladas numericamente por computador são dispositivos eletromecânicos que podem criar protótipos físicos precisos de projetos por meio de programas de computador. A tecnologia foi desenvolvida pela primeira vez nos anos 40 e 50. Naquela época, códigos escritos manualmente eram necessários para operar essas máquinas. Mas desde a invenção dos computadores, essa tecnologia alcançou novos patamares. Ao contrário de sua rival, a impressão 3D, a usinagem CNC é um processo subtrativo. Ou seja, ele começa com um bloco do material preferido e corta com precisão e ao redor dele usando várias cabeças de ferramenta para criar os protótipos 3D desejados. O código de computador usado para esta tecnologia em particular é chamado de G-Code. Sua precisão é medida em milésimos de polegada, que é próximo à largura de um único fio de cabelo. As máquinas CNC são principalmente operadas com furadeiras, tornos e fresadoras, sendo a última a mais útil de todas. Os fabricantes podem usar uma ampla gama de materiais para usinagem CNC, dependendo do produto.

A impressão 3D ou manufatura aditiva é um processo de criação de objetos sólidos 3D a partir de um arquivo CAD digital. A criação de um objeto impresso em 3D é conseguida usando processos aditivos. Em um processo aditivo, um objeto é criado colocando camadas sucessivas de material até que o objeto seja criado. Cada uma dessas camadas pode ser vista como uma seção transversal horizontal em fatias finas do objeto eventual. A impressão 3D permite que você produza formas complexas (funcionais) usando menos material do que os métodos tradicionais de fabricação.

Uso de usinagem CNC e impressão 3D na indústria automobilística

Máquinas CNC são usadas para manipular materiais como aço e alumínio para fazer uma variedade de peças de automóveis, como pistões do motor, discos de freio, peças da carroceria, etc. com extrema precisão. Os fabricantes normalmente projetam primeiro protótipos usando impressoras 3D e depois os processam na máquina CNC por meio do G-Code. Esses protótipos de usinagem CNC passam então por experimentações com diferentes designs, permitindo que os fabricantes desenvolvam o melhor design para a máxima velocidade e eficiência de seus veículos. A precisão da máquina também ajuda a cortar qualquer excesso e peso desnecessário, permitindo que os carros fiquem mais leves e rápidos.

Existem peças e componentes de um carro, como uma caixa de câmbio, chassi ou eixo de tração, que são tão complexos em seu design que podem se tornar incrivelmente difíceis de processar e produzir esses componentes por meio de trabalho manual. Por usinagem CNC e protótipos de impressão 3D, essas peças podem ser produzidas em uma fração do tempo com a mais alta eficiência, desde que com a codificação adequada.

As quatro fases da produção de automóveis; estampagem, soldagem, pintura e montagem podem ser controlados e operados pelas máquinas-ferramentas CNC, até o ponto em que a intervenção humana não é necessária. Isso pode ser observado na nova fábrica da Tesla, onde eles confiaram quase completamente na automação, independentemente das críticas do público.

Marcas de carros esportivos de última geração, como Bugatti, Pagani e Ferrari, dependem da menor das mudanças para atingir o benchmark desejado. O peso dos componentes e a aerodinâmica de um veículo desempenham um papel importante para atingir esses marcos. É aqui que a usinagem CNC se torna extremamente útil, bem como o uso de fibra de carbono ultraleve. A precisão impecável dessas máquinas torna possíveis os designs intrincados desses carros esportivos, tornando os carros mais rápidos que hipnotizam o mundo.

O novo modelo de CNC, que pode operar em 5 eixos diferentes, acelera a produção além de tudo. Essas inovações podem resolver os problemas que empresas como a Tesla enfrentam agora com seu limite de produção, sendo a oferta relativamente escassa em comparação com a demanda.

É prática comum as grandes empresas contarem com usinagem CNC para sua fabricação e eliminando qualquer possibilidade de erro humano no processo. A Porsche foi ainda mais longe ao projetar seu 911 Spyder completamente com CAD (computer-aided design), uma forma de usinagem CNC.

Embora as máquinas CNC existam há décadas, elas ainda são bastante caras, então fabricantes menores nem sempre podem confiar nelas e é aí que as impressoras 3D se tornaram úteis. A máquina CNC usa uma variedade de cabeçotes de ferramentas para executar uma infinidade de tarefas, que podem suportar custos imensos. Mas a precisão e a eficiência das máquinas CNC são incomparáveis ​​a qualquer outra alternativa. Vamos dar uma olhada em como as máquinas CNC e a tecnologia de impressão 3D ajudaram a tornar o carro mais rápido na estrada hoje.

O Agera R e o Agera S da Koenigsegg não são o que você chamaria de carros mansos e chatos, pois possuem mais de 1.000 cavalos de potência e são muito leves. Alguns anos atrás, o líder de sua equipe de produção, Christian, ouviu rumores sobre o que estava vindo da Porsche, Ferrari e McLaren. Ele queria estar preparado com algo que pudesse enfrentá-los.

O Koenigsegg One:1 tem 1.360 cavalos de potência a 7.500 RPM (8.250 redlines) e 1.000 NM (737 lb-ft) de torque de 3.000 a 7.500 RPM de uma versão revisada do V8 turbo de 5.0 litros da Koenigsegg. Isso é muito, como uma quantidade louca.



Christian diz que eles gostam de chamar o One:1 de o primeiro “mega carro” do mundo. Não porque não se encaixa em uma classe, mas porque 1.360 cavalos de potência equivalem a 1 megawatt. Poderia produzir mais potência com mais impulso, mas eles queriam alcançar um equilíbrio que igualasse mais dirigibilidade e resposta. O objetivo de Christian era um motor que chegasse a todo vapor em torno de 2.500 RPM, um turbo de impulso mais alto teria atrasado isso até 4.000 RPM. A curva de torque no One:1 é simplesmente fascinante. Não é totalmente plano, mas é bem próximo.

Ele também usa um novo turbocompressor de geometria variável com algo que você não ouve todos os dias:os internos são impressos em 3D. Isso os ajudou a alcançar a forma desejada, além de manter o peso baixo.

Além das partes internas do turbocompressor, a impressão 3D é usada na ponta do escapamento.

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Na verdade, esta ponta de escape é a maior peça de titânio impresso em 3D já construída. Na verdade, leva três dias inteiros para produzir. Isso seria incrivelmente ineficiente para um carro produzido em massa, mas na verdade funciona a favor de um fabricante sob medida como a Koenigsegg. Em vez de lidar com fornecedores caros que são muito complexos para obter apenas seis peças, a impressão 3D permite que eles controlem seu fluxo de trabalho.

Por fora, o monocoque se parece com o que está no Agera, mas o One:1 usa um tecido totalmente novo de fibra de carbono que pode ser até 40% mais leve que o tecido usado no Agera. Na verdade, esta nova geração de fibra de carbono é a mesma que você vê nos novos carros de F1. A fibra de carbono é leve como uma pena e um verdadeiro divisor de águas nesses carros velozes.

Agora segure seu assento, pois é aqui que Koenigsegg está entrando em águas desconhecidas. Pela primeira vez, a pequena empresa de Angelholm está usando aerodinâmica ativa. Na parte inferior da frente, recortes são adicionados à fibra de carbono para enfraquecê-la. Depois, há atuadores hidráulicos que são realmente usados ​​para dobrar a fibra de carbono e direcionar o ar através do corpo e para fora do capô. Quando o carro está no modo de velocidade máxima, os flaps são fechados para reduzir a força descendente e torná-lo o mais discreto possível.



Passe a fibra de carbono, por favor. Tudo, sim, tudo é fibra de carbono. Os assentos, as rodas, a carroceria, a célula de segurança monobloco, até os pára-sóis são de fibra de carbono, o que Christian diz que economizou cerca de 100 gramas cada. O ponto é que isso pode não parecer muito, mas cada pedacinho conta aqui.

É assim que o One:1 pesa 1.360 kg. E isso não é peso seco. Está com meio tanque de gasolina e todos os outros fluidos cheios. Realmente um feito incrível.

O Koenigsegg 1, no entanto, foi adquirido no ano passado, quando a Bugatti recuperou seu título de carro mais rápido com o lançamento de seu Chiron. Para ver este bebê voar, confira este vídeo dos dez carros mais rápidos fabricados https://www.youtube.com/watch?v=73V0Y1HL6G8.

Eu apostaria meu dinheiro em Christian e sua equipe voltando à pole position ao longo do próximo ano e a usinagem CNC por trás disso.