3D-прототипирование Lamborghini. Легкие компоненты - это ключ к быстрому суперкару

18.12.2017
John Dohn

«Многочисленные итерации прототипов, созданных в процессе проектирования, сыграли важную роль в обеспечении лучшей подгонки во время сборки и улучшения путей нагрузки». 

- Paolo Feraboli, University of Washington.

Со скоростью света

Новый спортивный автомобиль от Lamborghini флагманский авто Aventador стал автомобилем Top Gear года в 2011 году. Он ускоряется от 0 до 60 миль/ч за 2,9 секунды, имеет максимальную скорость около 230 миль в час и стоит чуть меньше 400 000 долларов. Aventador на 9 процентов более мощный, на 20 процентов больше топлива и на 6 процентов легче, чем предыдущее поколение Murciélago.

3D-прототипирование Lamborghini

Ключом к экстремальным характеристикам Aventador является монокок из армированного углеродным волокном композитного материала (CFRC), который составляет основу интегрированного корпуса. Монокок представляет собой единую CFRC-оболочку 81 дюйм длиной 74,5 дюйма на 40 дюймов, что является самым крупным компонентом CFRC на любом производственном автомобиле. Монокок весит 324,5 фунта, а все тело и корпус имеют невероятно легкие 505 фунтов.

Высокие ставки

Automobili Lamborghini SpA принадлежит Audi, входящей в состав Volkswagen Group, вместе с другими брендами, такими как Porsche, Bugatti и Bentley. Лаборатория усовершенствованных композитных структур Automobili Lamborghini - или лаборатория Lamborghini для краткости - в Университете Вашингтона сотрудничала с Lamborghini для обеспечения детального проектирования, контроля качества, улучшения процессов и механических испытаний компонентов CRFC, которые составляют 50 процентов от веса Aventador. Многие физические прототипы были необходимы для проверки соответствия сборки, проверки эффективных путей загрузки и выявления и устранения проблем, которые были невидимы на экране компьютера.

Lamborghini FDM прототип левой стороны

«Мы должны были получить дизайн в первый раз, потому что инструмент, используемый для производства монокока, стоил несколько миллионов долларов», - сказал Paolo Feraboli, профессор авиационных материалов и конструкций в Вашингтонском университете и директор лаборатории Lamborghini.

3D-прототипLamborghini

Например, традиционный подход к созданию прототипа внутренней ванны монокока заключался бы в создании масштабированной инструментальной оснастки и создании прототипа с использованием CFRC. Потребовалось бы четыре месяца и 40 000 долларов США для создания инструментария и заложения масштабированной части.

«Нам было интересно узнать, был ли метод быстрого 3D-прототипирования, который мог бы создавать детали, достаточно жесткие, чтобы выдерживать нагрузки на сборку и обработку», - сказал Paolo Feraboli. «Мы также заинтересованы в создании быстрого инструмента для укладки небольших деталей, что требует механической прочности и высокой температуры».

Правая сторона 3D-прототипа Lamborghini FDM

Конверт Fortus был достаточно большим, чтобы изготовить 1/6 масштабную модель кузова и шасси в одном куске. Лаборатория Lamborghini построила полные прототипы 1/6 масштаба корпуса и шасси за два месяца, включая распечатку и сборку деталей. Время сборки внутренней ванны составляло 6,3 дня, а материальная стоимость составляла 560 долларов. Общее время сборки и обработки, включая удаление, шлифование, покраску и т. l., cоставляло ровно 20 дней. Общая стоимость, включая материалы, трудозатраты и машинное время, составила 3000 долларов США.

«Fortus был идеален на основе его универсальности для печати высокопрочных 3Д-моделей с высоким разрешением в термопластиках промышленного класса и специализированных композитных инструментов из высокоэффективных инженерных пластмасс на долю затрат по сравнению с традиционными методами производства», - сказал Том Goulet от CIMtech, реселлер Stratasys в Сиэтле.

Много итераций, Lamborghini FDM прототип нижнего монокока

«Многочисленные итерации прототипов, произведенных во время процесса 3D-проектирования, способствовали лучшей адаптации при сборке и улучшенным путям нагрузки», - сказал Feraboli.

3D-Lamborghini

Automobili Lamborghini S.p.A. в Sant'Agata Bolognese, Италия также владеет двумя машинами Stratasys, производственной системой Fortus 3D и 3D-принтером Dimension. Maurizio Reggiani, старший вице-президент Lamborghini и главный технический директор, сказал: «Мы широко использовали FDM для создания функциональных прототипов для недавно разработанной семиступенчатой ​​коробки передач для Aventador, которая предлагает 50-миллисекундное время переключения, самое быстрое на любом серийном автомобиле». Передача с одним сцеплением, основанная на концепции независимого сдвигающего стержня, является сигнатурной особенностью Aventador вместе с монококсами CFRC и толкающими подвесками.

Вскоре после того, как Aventador был представлен, Lamborghini объявил, что компания уже продала первый произведенный автомобиль. «Aventador - это первый шаг», - сказал Paolo Feraboli. «Углеродное волокно предназначено не только для автомобилей с высокими характеристиками. Он может улучшить пробег газа и уменьшить выбросы в любом автомобиле. Мы смотрим на использование большего количества углеродного волокна для более высоких серийных 3D-автомобилей этого класса».

Как FDM сравнивается с традиционными процессами для Lamborghini Lab?

Метод Стоимость Время выполнения заказа
Традиционный процесс $ 40 000 120 дней
Технология DM $ 3090 20 дней
Экономия $ 36 910 (92%) 100 дней (80%)