Het BWT Alpine F1-team heeft Metal Additive Manufacturing (AM) ingeschakeld om de prestaties van hun auto's te verbeteren door volledig functionele hydraulische accumulatoren van titanium te produceren met een minimale voetafdruk.
Het BWT Alpine F1-team werkt al jaren samen met 3D Systems op het gebied van levering en ontwikkeling. Het team, waarvan de coureurs Fernando Alonso en Esteban Ocon vorig seizoen respectievelijk 10e en 11e werden, maakte in 2021 zijn debuut en koos voor de direct metal printing (DMP)-technologie van 3D Systems om complexe onderdelen te produceren.
Alpine verbetert voortdurend haar auto's en verbetert de prestaties steeds verder in zeer korte iteratiecycli. Blijvende uitdagingen zijn onder meer het werken binnen de beperkte beschikbare ruimte, het zo laag mogelijk houden van het gewicht van onderdelen en het voldoen aan veranderende wettelijke beperkingen.
Experts van de Applied Innovation Group (AIG) van 3D Systems leverden aan het Formule 1-team de expertise om complexe spiraalvormige componenten te produceren met uitdagende, functiegedreven interne geometrieën in titanium.
Additieve productie biedt een unieke kans om de uitdagingen van snelle innovatie te overwinnen door zeer complexe onderdelen te leveren met korte levertijden. Voor componenten zoals de hydraulische accumulatoren van Alpine is voor een succesvol onderdeel extra expertise op het gebied van additieve productie vereist vanwege de complexiteit van het ontwerp en de strenge eisen op het gebied van reinheid.
Voor de accumulatoren, met name de traagheidsspoel voor de achtervering, ontwierp het raceteam een ​​vast gemonteerde demper die deel uitmaakt van de demper van de achtervering in het achterste ophangingssysteem in de transmissiekast.
Een accumulator is een lange, stijve buis die energie opslaat en weer afgeeft om drukschommelingen te beheersen. AM zorgt ervoor dat Alpine de lengte van de dempingsspiraal kan maximaliseren en toch alle functionaliteit in een beperkte ruimte kan verwerken.
"We hebben het onderdeel zo volumetrisch efficiënt mogelijk ontworpen en de wanddikte tussen aangrenzende buizen gelijk laten zijn", legt Pat Warner uit, senior digital manufacturing manager van het BWT Alpine F1-team. "Alleen AM kan dit bereiken."
De uiteindelijke titanium dempingsspoel werd geproduceerd met behulp van de DMP Flex 350 van 3D Systems, een hoogwaardig metaal-AM-systeem met een inerte printatmosfeer. De unieke systeemarchitectuur van de DMP-machines van 3D Systems garandeert dat onderdelen robuust, nauwkeurig, chemisch zuiver zijn en de herhaalbaarheid hebben die nodig is om onderdelen te produceren.
Tijdens de werking is de dempingsspoel gevuld met vloeistof en middelt deze drukschommelingen in het systeem door energie te absorberen en weer af te geven. Om goed te kunnen functioneren, voldoen vloeistoffen aan reinigingsvoorschriften om besmetting te voorkomen.
Het ontwerpen en produceren van dit onderdeel met behulp van metaal-AM biedt aanzienlijke voordelen op het gebied van functionaliteit, integratie in grotere systemen en gewichtsbesparing. 3D Systems biedt een software genaamd 3DXpert, een alles-in-één software voor het voorbereiden, optimaliseren en beheren van metaalprintworkflows.
Het BWT Alpine F1-team heeft voor zijn accu's gekozen voor het materiaal LaserForm Ti Gr23 (A). Als redenen voor deze keuze noemde het team de hoge sterkte en de mogelijkheid om nauwkeurig dunwandige secties te produceren.
3D Systems is een partner voor honderden cruciale toepassingen in sectoren waarin kwaliteit en prestaties van het grootste belang zijn. Het bedrijf verzorgt ook technologieoverdracht om klanten te helpen additieve productie succesvol te implementeren in hun eigen faciliteiten.
Na het succes van de met titanium geprinte accumulatoren van het BWT Alpine F1-team, zei Warner dat het team gemotiveerd is om in het komende jaar complexere ophangingscomponenten te ontwikkelen.