Coletores de Admissão Resistentes ao Calor Impressos em 3D Dão Vantagem Competitiva a Motos de Corrida

Andrea Pirazzini, fundador da Help3D, aproveitou impressoras 3D da Formlabs para criar um coletor de admissão personalizado para sua pit bike, que compete na 12 Pollici Italian Cup.

Na busca por uma curva de potência perfeitamente linear, Pirazzini empregou simulações de dinâmica de fluidos para refinar a geometria do coletor, eliminando a necessidade de flanges de redução que podem criar quedas de pressão localizadas.

Ao adotar a impressão 3D, ele pôde iterar múltiplos designs a custo mínimo, avaliá-los no dia seguinte e garantir uma vantagem de desempenho na pista. O companheiro de equipe Elia Marescutti venceu o campeonato de 2021 pilotando uma moto equipada com coletor impresso em 3D.

Engenharia Reversa do Coletor para Otimizar Desempenho

Desde 2012, Pirazzini usa impressão 3D para pequenas peças funcionais em suas motos. Ele hesitou em enfrentar componentes maiores e resistentes ao calor até a Rigid 10K Resin tornar-se disponível.

Após uma revisão completa de suas especificações, ele decidiu desafiar a usinagem tradicional de alumínio de coletores de admissão. Tentativas anteriores com FDM falharam devido a vazamentos de ar que prejudicavam a operação do carburador e a potência do motor.

Ele começou escaneando em 3D o motor de quatro tempos e duas válvulas da pit bike e seu quadro e carburador circundantes. Os dados alimentaram o Autodesk Fusion 360, permitindo dimensionamento e posicionamento precisos do coletor para evitar colisões com o quadro ou escape.

Usando CAD, Pirazzini alinhou o diâmetro de entrada do cabeçote com o carburador, eliminando degraus que poderiam causar quedas de pressão ou turbulência. Ele também projetou trombetas e dutos de admissão.

Escaneamento 3D para Engenharia Reversa, Restauração e Metrologia

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Diferentes versões do coletor de admissão impressas na Form 3 são mostradas abaixo.

Quando as regras do campeonato exigiram que a potência fosse limitada, Pirazzini modelou um coletor que limitava a potência sem sacrificar a linearidade. Um banco de testes permitiu identificar o design ótimo para cada configuração de motor.

O resultado foi uma curva de entrega estendida em RPMs mais altos, alcançando aproximadamente 1 HP (≈10%) a mais de potência que um coletor usinado convencional enquanto permanecia dentro das regulamentações do campeonato.

Usando Rigid 10K Resin para Imprimir Objetos Resistentes ao Calor

O coletor final foi produzido na Form 3 com Rigid 10K Resin a altura de camada de 100 mícrons, resultando em superfície lisa livre de linhas de camada visíveis. Pirazzini finalizou a peça com lixa à base d'água, prática comum para impressões SLA que alcançam estanqueidade inerente.

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O tempo de impressão variou de duas horas a duas horas e quarenta e cinco minutos, dependendo da espessura e tamanho. Cada peça custou entre €10 e €12. Pirazzini conseguiu imprimir até sete variantes diferentes de coletor durante a noite, testando-as no dia seguinte.

Andrea Pirazzini, fundador da Help3D

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

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

No PreForm, usuários podem orientar peças manualmente ou deixar o software auto-orientá-las. Pirazzini achou a auto-orientação valiosa porque minimiza estruturas de suporte, que podem ser adicionadas ou removidas conforme necessário. O software alerta o usuário se suportes críticos estiverem faltando.

Andrea Pirazzini, fundador da Help3D

"Uma coisa muito legal sobre a Form 3 é que o tamanho do suporte em contato com a impressão é minúsculo, deixando muito pouco resíduo para remover."

Os Resultados

O coletor impresso na Form 3 de Pirazzini suporta temperaturas extremas e permanece instalado em sua pit bike. Imagem térmica revelou que o coletor de resina Rigid 10K com aletas de resfriamento operou 40-50 °C mais frio que um coletor de alumínio padrão.

Após uma corrida de 20-25 minutos a temperatura ambiente de cerca de 33 °C, o coletor impresso pôde ser tocado sem desconforto, demonstrando sua gestão de calor superior.

Próximos Projetos

O sucesso do coletor de admissão é apenas o começo. Pirazzini planeja usar resina Rigid 10K para pacotes de válvulas de lâmina em motores de dois tempos, tampas de tuchos, flanges de redução para acoplamentos de cabeçote de cilindro e qualquer outro componente vedado a ar.