Uso de impressão 3D para fazer peças de uso final resistentes ao calor e sobressalentes para esportes motorizados

Andrea Pirazzini, o fundador da Help3D, usou as impressoras 3D Formlabs para criar um coletor de admissão para uma pit bike que ele pilota no campeonato da 12 Pollici Italian Cup.

Quando sua equipe afina a motocicleta, eles tentam, tanto quanto possível, chegar a uma saída de potência linear. A Pirazzini usou a análise dinâmica de fluido em possíveis projetos de compressão de manifold para limitar a potência sem ter que aplicar flanges de redução, o que poderia criar quedas de pressão localizadas.

Pirazzini voltou-se para a impressão 3D porque lhe permitia imprimir várias versões da mesma peça a baixo custo, testar os designs no dia seguinte e ter uma vantagem na pista. Elia Marescutti, colega de equipe da Pirazzini, venceu o campeonato 2021 em uma moto com coletor impresso em 3D. Continue lendo para saber como a Pirazzini desenvolveu o projeto.

A motocicleta de Elia Marescutti, vencedora do campeonato 2021 S1 Over, utilizou um manifold personalizado impresso no Formulário 3.

Engenharia reversa do manifold para otimizar o desempenho

Pirazzini dirige motocicletas desde 2012. Desde o início, ele usa a impressão 3D para criar pequenas peças para sua bicicleta, como suportes de cronômetro. Ele estava hesitante em desenvolver peças mais funcionais e resistentes ao calor até que soube do lançamento da resina Rigid 10K.

Depois de consultar as especificações em detalhes, Pirazzini pensou que a impressão 3D de um coletor de admissão, uma peça que é tradicionalmente usinada em alumínio, seria um projeto interessante. No passado, ele havia tentado usar a tecnologia FDM, mas o resultado não foi o que ele esperava, pois o vazamento de ar distorceu o carburador e a saída do motor.

Varredura do motor da bicicleta de box.

Para desenvolver o projeto, a Pirazzini usou digitalização 3D e o software Autodesk Fusion 360 para fazer a engenharia reversa do projeto. A varredura do motor de quatro tempos (duas válvulas) com sua estrutura e carburador ajudou-o a dimensionar corretamente o coletor e, em seguida, posicioná-lo de forma que o carburador não colidisse com a estrutura ou o sistema de escapamento. Pirazzini também projetou trompetes e dutos de admissão. Com o uso do CAD, foi possível alinhar o diâmetro da entrada do cabeçote com o carburador, evitando degraus e qualquer queda de pressão ou turbulência.
Papel branco

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Diferentes versões dos coletores de admissão impressos com o Formulário 3.

Caso o coletor tivesse que ser removido para limitar a potência máxima de saída, a Pirazzini criou um modelo 3D do coletor dimensionado para limitar a potência fornecida sem perder a linearidade. Em seguida, ele realizou testes com o auxílio de uma bancada de testes que possibilitou encontrar o coletor correto para cada tipo de motor examinado.

O resultado foi a extensão da curva de entrega em rotações do motor mais altas sem a clássica perda de potência. Em essência, o motor tinha mais potência (cerca de 1 HP, quase 10% de aumento) disponível em comparação com o coletor usinado padrão, permanecendo dentro dos limites impostos pelas regras do campeonato.

Uso de resina rígida de 10K para imprimir objetos resistentes ao calor

O novo design do manifold foi impresso com a Forma 3 usando a resina rígida 10K a uma altura de camada de 100 mícrons, criando uma superfície lisa sem linhas de camada visíveis. Quanto ao acabamento, a Pirazzini utilizou lixa clássica à base de água para alisar a superfície. Ao contrário de um manifold FDM, que deve ser tratado externamente e internamente para ser estanque, a impressão SLA cria peças sólidas e à prova d'água.
parte da amostra

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O tempo de impressão depende da espessura e do tamanho do coletor, mas geralmente varia entre duas horas e duas horas e quarenta e cinco minutos. O preço de cada peça variou entre € 10 e € 12. Pirazzini podia imprimir até sete tipos diferentes de manifolds durante a noite, que ele poderia testar no dia seguinte.

Andrea Pirazzini, fundadora do Help3D

“No mundo da impressão 3D, PreForm é o programa mais simples e de melhor desempenho que já usei.”

Duas versões de coletores de admissão prontas para serem enviadas para impressão usando PreForm.

No PreForm, o usuário pode posicionar o objeto manualmente ou usar a orientação automática. Pirazzini achou este último muito útil porque tende a minimizar a criação de suportes que podem ser adicionados ou removidos de acordo com a necessidade do usuário. Se faltar suporte em áreas-chave do trabalho de impressão, o software notificará o usuário.

Andrea Pirazzini, fundadora do Help3D

“Uma coisa muito boa sobre o Form 3, em particular, é que o tamanho do suporte em contato com a impressão é muito pequeno e deixa um pequeno resíduo para remover.”

Os resultados

O coletor que Pirazzini imprimiu com o Form 3 resistiu perfeitamente a altas e baixas temperaturas e ainda está montado em sua bicicleta de box. Graças ao uso de uma câmera de imagem térmica, a Pirazzini descobriu que a resina Rigid 10K também oferecia um desempenho térmico significativamente melhor:o coletor impresso em 3D com aletas de resfriamento registrou uma temperatura 40-50 graus Celsius mais baixa em comparação com um coletor de alumínio clássico. Além disso, após uma corrida de cerca de 20-25 minutos a uma temperatura externa de cerca de 33 graus, foi possível tocar o coletor sem se queimar porque na verdade estava frio.

Próximos projetos

O coletor de admissão é apenas um dos projetos que ganharam vida com a resina rígida 10K. Na verdade, a Pirazzini espera que o material também seja adequado para a construção de pacotes de válvula de palheta para motores de dois tempos, tampas de tuchos, flanges de redução para acoplamentos de cabeçote de cilindro e qualquer outra parte que precise ser resistente ao ar.