Tiskem k vítězství: 3D tisk ve světě Formule 2

Závody formule, to je kombinace akce, napětí a emocí. V tomhle světě se jde často až na hranu a o úspěchu či neúspěchu rozhodují ty nejmenší detaily. Ti nejlepší z nejlepších inženýrů doslova posouvají hranice možností a piloti vozů na trati riskují vše ve snaze udržet stroj pod kontrolou a překonat svého soupeře. Dnes vám nabídneme pohled za oponu tohoto světa, podíváme se přímo do garáže týmu AIX Racing! Ukážeme vám, co dělají pro to, aby byli konkurenceschopní, a jak jim 3D tiskárny Original Prusa dopomáhají k úspěchu v šampionátu Formule FIA.

Spolupráce mezi AIX Racing a Prusa Research trvá už několik let. Díky tomu můžeme s hrdostí prohlásit, že naše 3D tiskárny a materiály prošly testem na té nejvyšší úrovni. Dnes můžeme s jistotou říct, že 3D tisk má své místo i ve špičkovém motosportu. Souhlasí i vedoucí inženýr týmu Arthur Rencker: „S 3D tiskem je všechno jednodušší“. A hned jmenuje ty největší výhody: 3D tisk je rychlý, naprosto precizní a díky němu je tým nezávislý externích dodavatelích.

3D tisk také šetří čas, kterého na této úrovni opravdu není nazbyt. Závody formulí jsou o rychlosti a vteřiny se tak počítají jak na trati, tak v garáži. Ročně se koná 14 závodů formule F2 a vzhledem k velmi omezeným možnostem testování a přísným pravidlům pro vylepšování vozů mají týmy během sezony jen velmi málo času na úpravy. Předsezónní testování je omezeno na přibližně šest dní, které jsou rozděleny do dvou až tří oficiálních testů. Testování během sezóny téměř neexistuje, nejsou povoleny žádné soukromé testy a k dispozici je pouze několik oficiálních testovacích dnů.

Ve Formuli 2, Formuli 3 a Formuli 4 mají navíc všechny týmy stejné vozy a motory. Rozdíl tak dělají především schopnosti jezdců na trati a umění inženýřů v garáži: laděníí auta tak, aby z nich vymáčkli ještě alespoň trochu výkonu navíc. A, jak už asi tušíte, tak tady do hry vstupuje 3D tisk.

Nástroje i díly přesně na míru

Když vstoupíte do týmové dílny, tak stopy po 3D tisku najdete prakticky všude – od funkčních dílů a různých prototypů až po vlastní nářadí a různě upravené přístroje. Arthur nám například ukázal jejich vlastní šroubovák vytištěný na 3D tiskárně — na každé straně měl hlavici jiné velikosti a je přizpůsobený přímo pro ruku konkrétního mechanika. Na trati vám takové řešení může ušetřit i jednu nebo dvě cenné vteřiny.

Dalším nezbytným nástrojem pro závodění je výkonný chladič, kterým mechanici chladí motor mezi jízdami – jak při závodech tak při testech. Chladič, který tým používá, je sice běžně dostupný, ale AIX Racing si ten svůj vylepšili pomocí 3D tisku: například část, která se nasazuje přímo na sání motoru vozu, nebo upravené držáky baterií, které pojmou výkonnější články.

A díly vytištěné 3D tiskem najdete i pod kapotou – například specificky tvarované potrubí pro úpravu proudění vzduchu tak, aby chladný vzduch vedly do té části vozu nebo motoru, kde je zrovna potřeba. Díky tomu může tým během závodu rychle reagovat na jakékoli podmínky. Arthur dokonce říká, že bez vyrobit takové řešení bez 3D tisku by to bylo velmi komplikované.

Části vozu kolem sedadla řidiče se říká „bezpečnostní zóna“ a pravidla nařizují, že všechny součástky použité v tomto místě musí být vyrobené ze samozhášivého materiálu. V AIX Racing to řeší tak, že příslušenství do bezpečnostní zóny tiskne ze samozhášivého filamentu Prusament V0. Například tenhle spínač v kokpitu, který… Dělá něco, o čem Arthur nechce, aby to někdo věděl. 🙂

A to nás přivádí k drobné, ale důležité poznámce: Pokud se divíte, proč jste ještě žádný z těchhle 3D tištěných dílů neviděli v televizi nebo v novinách… Je to jednoduché – většina takových dílů nebo vylepšení je polepená páskou imitující strukturu naleštěných uhlíkových vláken. Týmy to dělají proto, aby svoje know-how ochránily před konkurencí. 😉

Prototypování šetří čas

Tým má několik 3D tiskáren Original Prusa MK4, které používá na výrobu dílů a Original Prusa XL kterou používá hlavně na prototypování. Hlavním důvodem pro využití vlastní 3D tiskárny je efektivní kontrola nad časem a zdroji. Během procesu prototypování totiž projdou mnoho iterací všech nápadů, než se hotový díl vyrobí pomocí jiné, časově náročnější technologie.

„Vytiskneme díl, vyzkoušíme ho, poladíme, upravíme – a teprve až všechno zapadá a funguje perfektně, tak ho na CNC vyrobíme z hliníku,“ vysvětluje Arthur. Často totiž potřebují zkombinovat několik velkých dílů, které do sebe musí dokonale zapadnout – a nepřesnosti se nepřipouští. A 3D tisk pomáhá ušetřit tu nejcennější komoditu – čas v jejich nabitém programu.

„Přesné prototypování pomocí 3D tisku nám získává čas, který můžeme věnovat obrábění nebo práci na autě,“ říká Arthur. „Pořád je co vylepšovat nebo ladit,“ usmívá se. Používají i SLA tiskárnu — Original Prusa SL1S — k prototypování malých, detailních dílů. Například ozubených kol převodovky nebo jiných důležitých součástek. Arthur nám – coby příklad – ukázal na míru vyrobenou krytku konektoru. Další modely, které tu tisknou, jsou buď různé prototypy, nebo součástky z flexibilních materiálů, které je doplňují.

V oblibě jednoznačně vede PC-Blend Carbon Fiber pro jeho tepelnou odolnost, houževnatost a stabilitu. S Original Prusa Enclosure je tisk z něj a dalších pokročilých materiálů snadný. Na jednodušší prototypy používají Prusament PETG. Z resinů tu najdete Prusament Resin Tough – na většinu běžných modelů – a na klouby a pohyblivé součástky mají Flex.

Dílna plná tiskáren

Arthur začal s 3D tiskem na univerzitě. Chtěl optimalizovat tvar a hmotnost automobilu tak, aby zlepšil jeho výkon. Na rozdíl od většiny podobných případů ale první vyzkoušel 3D tisk z kovu a až později přešel na termoplasty. Po úspěšném testování začali s jednou tiskárnou Original Prusa MK3 a pak pořídili další dvě, aby udrželi tempo výroby. A protože Arthur od té doby nachází další a další využití pro 3D tisk, upgradovali na MK4 a pořídili si i Original Prusa XL a Original Prusa SL1S.

Arthur se do Original Prusa MK4 okamžitě zamiloval. „Tiskárna dělá všechno sama. Obzvlášť se mi líbí automatická kalibrace první vrstvy,“ říká. „Nastavení je snadné a práce je díky tomu mnohem jednodušší,“ dodává Arthur. Velikost Original Prusa XL, mu otevřela nové možnosti. Začal posouvat hranice a teď vyrábí pokročilé prototypy hned několika důležitých dílů. „XL se mi opravdu líbí. Je stejně rychlá a spolehlivá jako MK4, ale větší,“ usmívá se Arthur.

A jedna tisková hlava mu prý stačit nebude! „Začali jsme s jednou tiskovou hlavou ale rozhodl jsem se, že objednáme druhou pro tisk složitějších modelů s rozpustnými podpěrami,“ prozradil nám něco ze svých plánů. Tým vždy bere jednu 3D tiskárnu sebou na závodní okruh – Original Prusa MK3S+ v Enclosure tak s AIX Racing cestuje po světě. Při každém závodě se najde nějaký díl, součástka nebo úprava kterou je potřeba vytisknout. 🙂 Podle Arthura má 3D tisk v závodech formulí před sebou velkou budoucnost. „Je jen otázkou času, kdy budou všechny týmy F2 mít vlastní 3D tiskárnu,“ říká.

Jakub Kmošek, Jakub Fiedler a Štepán Feik