3D tiskárna MakerBot Method vytiskla díly pro koncové použití na závodě Rallye Dakar

Týmy BRX a Prodrive využily 3D tiskárny MakerBot METHOD pro mobilní výrobu 3D modelů uprostřed pouště. Na Rallye Dakar vytvořily rekord a staly se nejvýše umístěným nováčkem závodu.

Vítězný rodokmen

Tým Prodrive má v motoristickém sportu dlouhou historii, svůj první závod vyhrál v už roce 1984, byla to Katarská mezinárodní rallye. Od té doby je Prodrive nezastavitelný a získává ocenění v celé řadě motoristických disciplín. V roce 2021 vstoupil tým Prodrive na Rallye Dakar ve spolupráci s Bahrajnským královstvím jako nový tým Bahrain Raid Xtreme (BRX). Závod Rallye Dakar se koná v Saúdské Arábii, trvá dva týdny, etapy měří stovky kilometrů a procházejí napříč celou řadou náročných terénů.

V rámci přípravy na závod vznikl nový tovární team Hunter T1, který tvořily dva vozy. Jeden z vozů řídil devítinásobný světový šampión v rallye Sébastien Loeb, druhý, legenda Rally Dakar Nani Roma, který se tohoto závodu účastnil již dvacet pětkrát. Roma si v závodě v roce 2021 zajistil celkové páté místo. Vůbec poprvé tak nějaký tým dosáhl tak vysokého umístění při svém prvním pokusu v Rallye Dakar.

Budování závodního týmu od nuly v roce 2020

Příprava na závod začala koncem roku 2019 a zakrátko tým BRX narazil na jednu ze zatím největších výzev, které dosud zasáhly průmysl. „Na časový pres jsme zvyklí, ale COVID-19 s naším již tak nabitým časovým harmonogramem opravdu zamával,“ řekl Paul Doe, hlavní inženýr společnosti Prodrive. „Ve Velké Británii došlo k lockdownu, který nás prakticky donutil na chvíli zavřít výrobu.“ Vývoj vozu, který měl trvat asi rok, se musel vejít do devíti měsíců. Původně mělo testování končit v červenci, ale ukončeno bylo až v říjnu 2020.“

Protože byla Rallye Dakar naplánována už na první dva týdny měsíce ledna roku 2021, vytvořilo to na celý tým BRX obrovský tlak. Tým tvoří 40 lidí, kteří navrhují, konstruují, opravují a provozují vozidla továrního týmu Hunter T1, i tak se tým potýkal s výrazným nedostatkem času, který vznikl díky lockdownu. Přestože má tým Prodrive vlastní konstrukční i výrobní kapacity zápasil o ně také s dalšími projekty.

Hledání vhodné 3D tiskárny

Přidat do vybavení 3D tiskárnu MakerBot METHOD X®, bylo impulzem, který změnil situaci. 3D tiskárna MakerBot Method X umožnila týmu nejen rychle a pohodlně konstruovat a tisknout potřebné součásti, ale také experimentovat s různými aplikacemi při přípravě i během závodu. Díky neomezeným možnostem aditivní výroby se prototypování i výroba staly mnohem efektivnějšími a levnějšími.

Inovace jsou důležitým stavebním kamenem společnosti Prodrive, aby se udržela na vrcholu svého oboru, vždy využívala širokou škálu různých technologií. Zapojení 3D tiskárny MakerBot METHOD X poskytlo další příležitosti. „Existuje obrovský seznam výhod, které MakerBot METHOD X nabízí ve srovnání s konvenčními technologiemi, především je to rychlost a zpětná vazba.“ Navrhování nových nebo inovace starých dílů na automobil často začíná vytištěním modelu na 3D tiskárně.
Z modelu se pak rychle zjistí, jak se potkává myšlenka s realitou. „3D tisk umožňuje snadno a rychle provádět změny modelu a rozhodnout se pro výrobu finální verze až po jeho důkladném vyzkoušení. Rychlý vývoj výrobku (rapid prototyping) a opakovatelnost modelu nám také umožňuje držet se časové osy výroby a zároveň nám šetří spoustu peněz, “poznamenal Doe.

Se dvěma 3D tiskárnami METHOD X dokázal tým BRX zkonstruovat nové součásti vozu nejen v továrně ve Velké Británii, ale také přímo na samotné Rallye.

Z dílny přímo do otevřené pouště

3D tiskárna METHOD X byla naložena na jeden z nákladních kamionů týmu BRX pro údržbu a byla dovezena do pouště. Používala se přímo na místě k tisku nově vyvinutých dílů nebo dílů, které se během závodu poškodily. Tyto díly by se normálně vyráběly z oceli nebo hliníku. „Tento stroj jsme vezli s sebou v kamionu, tiskli jsme doslova uprostřed ničeho. Tam, kde nevidíte stopy civilizace, jsme byli schopni používat tuto pokročilou technologii a využít rychlost 3D tisku v našem programu.“ řekl Doe.

Tým BRX použil METHOD X k tisku více než třiceti dílů na vozy Hunter T1, včetně držáku senzoru odpružení kola a držáku trysky pro systém hašení požáru v kokpitu. Držák senzoru odpružení umožnil konstruktérům sledovat výkon tlumiče, dynamiku vozidla, vyrovnání kol, hnací hřídel a další. Senzor generoval data a předával informace zpět pro lepší analýzu, kterou tým poté využil ke zlepšení výkonu vozidla.

Držák byl vytištěn z originálního materiálu MakerBot, nylonu s příměsí uhlíkových vláken a byl jednou z ideálních aplikací, při kterých bylo možné využít METHOD X přímo v poušti. Celý proces, vývoje správného držáku senzoru, trval jen hodinu a půl. Začal vytištěním modelu na základně uprostřed pouště, pokračoval jeho zkoušením, úpravami designu a skončil zahájením výroby na 3D tiskárně. S novou částí v rukou byl tým připraven ji okamžitě použít a shromažďovat požadované údaje.

„To bylo pro nás nové. V minulosti jsme používali aditivní výrobu, ale neměli jsme možnost prototyp vyrobit okamžitě, “uvedl Doe.“Kromě toho materiály, které jsme použili na 3D tiskárně METHOD X, zejména nylon s uhlíkovým vláknem, vykazovaly lepší vlastnosti, než na jaké jsme byli zvyklí v minulých letech.“ V autě je poměrně dost dílů, v pozicích blízko motoru nebo kol a brzd, které musí odolávat teplotám až 120 °C. S těmito teplotami se tradiční FDM materiály špatně vypořádávají, což nás nutí vyrábět díly z hliníku, který je drahý. V tomto případě jsme díly tiskli z nylonu s uhlíkovým vláknem, který je také schopen odolat velmi vysokým teplotám, je pevný a lehký. Kompozitní tiskové materiály s uhlíkovým vláknem nám skutečně otevřely přístup k mnoha novým aplikacím.“

Doe pokračoval: „Vzhledem k tomu, že hustota použitých tiskových materiálů je o tolik nižší, ve srovnání s tradiční výrobou z hliníku nebo oceli, dokázali jsme vyrobit součásti, které jsou mnohem lehčí, než je typické. Nové materiály nám dávají neomezenou svobodu efektivně testovat součástky, které potřebujeme.“

Části, které odolají, ale i dobře vypadají

Z nylonu s uhlíkovým vláknem byl také vytištěn lehký tvarovaný úchyt pro jednu z trysek protipožárního systému umístěnou ve středu kabiny. Vzhledem k velikosti automobilů bylo každé vozidlo vybaveno dvěma systémy hašení požáru. S extrémně horkým přeplňovaným motorem, 500litrovou palivovou nádrží a dalšími vysoce hořlavými materiály je potlačení ohně zásadní. Úchyt je obvykle vyroben z kovu, jako je ocel nebo hliník, taková výroba je časově náročná a nákladná. Nylon s uhlíkovým vláknem je ideální lehkou alternativou ke kovu díky své vysoké pevnosti, tepelné odolnosti a tuhosti.

„Chtěli jsme se 3D tiskem co nejvíce vzdálit od typické skládané hliníkové konzoly a mít tak v kokpitu něco jedinečného.“ 3D tiskárna METHOD X nám umožnila experimentovat a nový typ trysky tak byl příjemnou rovnováhou formy a funkce. Nakonec úchyt vypadal desetkrát lépe než ten, který jsme měli v minulosti, a to bez výrazných nákladů,“ řekl Doe.

Vstříc roku 2022 a ještě dál

„Díky 3D tiskárnám METHOD X a digitálnímu inventáři dílů a nástrojů jsme schopni tisknout na počkání a pracovat tak svižněji a efektivněji. Pro nadcházející roky máme velmi ambiciózní plány a chceme zvýšit počet vozidel. Jak pokračujeme v růstu, možná budeme potřebovat také více 3D tiskáren. Cena je ve srovnání s jinými druhy výrobních procesů relativně nízká, proto se investice z dlouhodobého hlediska velice vyplatí. Čeká nás spousta projektů, takže bude více příležitostí METODY otestovat,“ uzavřel Doe.