A jövő technológiája a NASCAR-ban

A 3D nyomtatás és az amerikai autóversenyzés ékköve.

A motorsportot, mint nagy egészet, ha megvizsgáljuk elmondható, hogy egyetlen cél hajtja: a lehető leggyorsabbnak és egyben a legmegbízhatóbbnak lenni, bármilyen lehetséges eszközzel. Az egyre bonyolultabb formák, a végletekig kikönnyített alkatrészek, a bővülő versenynaptárak okozta egyre feszesebb fejlesztési tempóval a már ismert gyártástechnológiák egyfajta gátat szabtak az autók külső és belső fejlődésének, melyekbe a forradalmat a 3D nyomtatók hozták meg. De hogy működik ez az autósport olyan különleges szakágában, mint amilyen a NASCAR?

Miért ez a technológia a megoldás?

A 3D nyomtatás több célt is szolgál a motorsportban. A prototípus- és járműtervezés első szakaszától a végleges alkatrészek gyártásáig mindenhol találkozhatunk vele. A rég elfeledett autókat is visszahozhatja a versenypályára, akár több évtized távlatából is.

blank
A Joe Gibbs Racing és a a megbúvó 3D nyomtatók. | Fotó: Gareth Slege

A 3D nyomtatás, valamint a mechanikai szimulációk és a számítógéppel történő tervezőprogramok fejlődésével egyre összetettebb, a korábbi gyártástechnológiákkal nem megvalósítható alkatrészeket lehet létrehozni. Egyik legnagyobb előnye ezen felül az, hogy drasztikus súlycsökkentést lehet elérni vele az autók össztömegében. Egy olyan kiélezett sportban, mint amilyen a NASCAR, ahol minden ezred másodperc számít, ez elengedhetetlen.

Mi is az a 3D nyomtatás?

A 3D nyomtatás lényege, hogy egy kiválasztott modellt a kívánságainknak megfelelően beállítunk egy szoftverben, majd rétegekre bontjuk. Egy 3D nyomtató ezeket a rétegeket helyezi egymásra, ezzel fizikailag is megalkotva az alkatrészt.

Rengeteg alapanyag áll rendelkezésünkre, hiszen a betontól a fémeken át, akár még csokoládét is nyomtathatunk. A legelterjedtebb nyomtatók mégis a műanyag nyomtatók, ahol a lehetőségek határa a csillagos ég, ezt pedig természetesen a NASCAR is tudja.

Az első nyomtatott alkatrészektől a Next Gen-ig

A szakág első igazi úttörője a Joe Gibbs Racing volt. A JGR már 2004-ben partneri viszonyba lépett a világ legnagyobb gyártójával, a Stratasys-szal. Ekkor még egyszerűbb alkatrészek és szerszámok gyártására alkalmazták a technológiát, de készítettek analógóracsoport-tartókat és elektronikairendszer-dobozokat is.

blank
Elliott Sadler autója 2014-ben, a U.S. Cellular 250 (Iowa) futama előtt | Fotó: 3dprint.com

A partneri viszony még ma is él, sőt a Joe Gibbs Racing mellett már a Next Gen érában kétszeres bajnok Team Penske csapatának is kiemelt technikai partnere a Stratasys. A Penske 2017 óta Stratasys gépekkel gyártja a 3D nyomtatott, autóiba beépülő elemeket. Egyik legjobb példa erre a 3D nyomtatott visszapillantótükör-tartójuk, melyet karbonszállal erősített alapanyagból készítettek.

blank
A Penske 3D nyomtatott visszapillantótartója | Fotó: Stratasys

Természetesen a többi csapat is felismerte a technológiában rejlő lehetőségeket, így ma már nincs olyan NASCAR alakulat, akinek a műhelyében ne lenne legalább egy 3D nyomtató. Még a Leavine Family Racing-nek is volt egy MakerBot nyomtatója, amivel karbonerősített alkatrészeket készítettek.

blank
Michael Leavine a MakerBot METHOD X™nyomtatóval | Fotó: MakerBot

A Next Gen autók tervezésekor a NASCAR felismerte, hogy az új generációs autók egyenalkatrészei is lehetnek 3D nyomtatottak. Látván a JGR és a Penske egyértelmű sikereit, a NASCAR is a Stratasys mellett tette le a voksát. Az első prototípusok, és azok különböző verziói mind-mind 3D nyomtatással, vagy annak segítségével készültek, sőt, az első végleges Next Genek a megjelenésükkor közel 30 különböző 3D nyomtatott egyenalkatrészt tartalmaztak és legalább ennyi található belőlük a mai napig az autóban.

Így készülnek például az első szélvédő közepén, illetve a sofőr mögött és az autók alján található légbeömlők is. Ezeket az egyenalkatrészeket a mai napig a NASCAR gyártja a saját központjában.

blank
Christopher Bell és egy 3D nyomtatott légbeömlő | Fotó: Stratasys

A gyártók, hogy az autókat saját arcukra formálhassák, szintúgy rengeteg 3D nyomtatott prototípusalkatrészt használnak. A Chevrolet mérnökei a 2020-as Camaro ZL1 1LE aerodinamikai teljesítményét szélcsatornatesztekkel optimalizálták és több mint 500 darab 3D nyomtatással előállított alkatrészt teszteltek a karosszéria kifejlesztéséhez. Az autót 3D nyomtatott sebességváltó-hűtőcsatornával is felszerelték, amely 2020 végére már 27 versenyen összesen 18 500 mérföldet tett meg.

Mire jók ezek az alkatrészek?

Az elülső szélvédőn található nyílás ötlete 2021 szeptemberében született meg.

,,A Daytona-ban tartott tesztelés során a versenyzők arról számoltak be, hogy a túl nagy meleg gondot jelentett az autó belsejében. A tesztelés idején a NASCAR aero-csapata azt találta ki, hogy szellőzőnyílásokat és csatornákat adnak hozzá az alulsó beömlőkhöz és a szélvédőhöz. Ez a légáramlás nagyjából 35–40 Fahrenheit (1,6–4,4 C)-fokkal csökkentette a hőmérsékletet” – mondta Brandon Thomas, a NASCAR Next Gen autótervezője és ügyvezető igazgatója.

blank
Brandon Thomas és a szélvédőbe épített légbeömlő | Fotó: Stratasys

A NASCAR számára a szélvédő légcsatornáit, amelyek segítenek a levegőt közvetlenül a pilótafülkébe vezetni, SAF porágyas technológiájú H350 nyomtatóval gyártotta a Stratasys. A NASCAR Concord-ban található kutatási és fejlesztési létesítményében Fortus 450mc 3D nyomtatókat is használnak a motorok hűtéséhez szükséges NACA aljzatcsatornák tervezéséhez és gyártásához.

De miért nem adják a csapatok kezébe a 3D nyomtatott alkatrészek gyártását? Egyszerű, a csalás kizárása és a pilóták védelme miatt.

Hova tartunk?

Nehéz megmondani, hogy mi lesz a következő nagy dolog, ami ilyen mértékben megváltoztathatja a NASCAR-t és az autók felépítését. Ami biztos, hogy a csapatok és a tulajdonosok egyre többet invesztálnak a technológiába. A legjobb bizonyíték erre talán maga Brad Keselowski, aki több mint 10 millió dollárból létrehozta a Keselowski Advanced Manufacturing-et. Keselowski célja egy olyan cég létrehozása volt, ami a legmodernebb technológiákat összhangba hozva a legmagasabb minőségű fémalkatrészek gyártására hivatott. Gyártelepén belül a CNC megmunkálóközpont és a 3D nyomtató tökéletesen megfér egymás mellett, hisz a két technológia kiegészíti egymást.

blank
Az SHR fékpedálja | Fotó: Autodesk

Fémnyomtatott alkatrészeket már korábbi generációkban is láthattunk. A Stewart-Haas Racing például titániumból nyomtatott, radikálisan könnyített fékpedálokat használt már a 6. generációs kupaautókban is. A fékpedál 32%-al könnyebb, de 50%-al erősebb lett így a korábbihoz képest.

Az alkatrészek és az autók fejlődése megállíthatatlan, ennek pedig fontos mérföldköve volt a 3D nyomtatás bevezetése a NASCAR világába. Természetesen ez sem csodaszer és ne várjuk azt, hogy a csapatok teljes versenyautókat nyomtatnak majd, de abban azonban biztosak lehetünk, hogy egyre több ilyen technológiával készült alkatrész fog megjelenni szeretett sportunk világában.

Az írás a Menjetek körbe! podcast, a Ground Effect és a Varinex Zrt. kooperációjában készült.