Race Up Team Padova는 Formlabs 4L 및 내열성 수지를 활용하여 경량의 고성능 라디에이터를 3D 프린팅했습니다.

Race Up Team Padova가 전기 경주용 자동차 라디에이터를 처음부터 제작하기 시작했을 때, 그들은 경주용 자동차의 열을 견디고 안전 표준을 충족할 뿐만 아니라 Formula 1과 동등한 성능을 발휘할 수 있는 맞춤형 구성 요소를 제조해야 한다는 것을 금방 깨달았습니다. 대학생들은 Formlabs Form 4L 3D 프린터와 엔지니어링 수지를 사용하여 이전 모델보다 67% 더 가벼운 맞춤형 라디에이터를 제작하고 시상대에 올랐습니다. 

파도바 대학 팀인 Team Padova는 2024년 시즌까지 특히 Formula 학생용 자동차용 라디에이터를 제조하는 회사의 애프터마켓 라디에이터를 사용했습니다. 이러한 라디에이터는 플러그 앤 플레이 방식이고 통합이 용이하지만, 차량에 필요한 모든 전력 손실을 분산시키면서 경량화하는 등 개선의 여지가 있었습니다. 

Form 4L 3D 프린터, Form Wash, Form Cure 및 엔지니어링 레진을 사용하여 Padova 팀은 전기 경주용 자동차를 위한 더 가벼운 라디에이터를 제작했으며, 이는 Varano de' Melegari 서킷에서 열린 이탈리아 대회 FS ATA에서 전체 3위를 차지했습니다.

시중의 어떤 라디에이터도 팀의 요구 사항을 충족하지 못했기 때문에 연구에 뛰어들어 타원형 튜브 및 핀 라디에이터 디자인을 선택하기로 결정했습니다. 그러나 그들이 받은 라디에이터 질량에는 흡입구 및 배출구 매니폴드가 장착되어 있지 않았습니다. 애플리케이션과 제약 조건을 충족하는 디자인을 완벽하게 맞춤화하기 위해 팀은 3D 프린팅으로 전환했습니다. 

FDM(융합 적층 모델링) 3D 프린팅 부품은 즉시 실패하여 필요한 온도를 견딜 수 없었습니다. 그런 다음 팀은 SLA(광조형) 3D 프린팅으로 전환하여 High Temp Resin과 Form 4L을 선택했습니다.

"광범위한 평가, 테스트 및 여러 프로토타입 반복을 거친 후 우리는 응용 분야의 열 응력과 기계적 요구 사항을 모두 견딜 수 있는 수지인 Formlabs High Temp Resin을 선택했습니다."

레이스 업 팀 파도바

냉각 시스템은 물 회로와 공기 회로라는 두 가지 별개의 섹션으로 구분됩니다. 물 회로의 부품은 80°C에 가까운 작동 온도를 견뎌야 합니다. 이로 인해 Formlabs High Temp Resin은 Formlabs 수지 중 가장 높은 열변형 온도(HDT) 238°C @ 0.45MPa를 갖는 고온 수지로 선정되었습니다. 

3D 프린팅에 고온 레진이 사용되었습니다. 

• 압력 강하 없이 원심 펌프를 파이프에 연결하는 맞춤형 흡입구입니다. 

• 완전 맞춤형 라디에이터용 맞춤형 부품 및 팬. 

• 공기를 추출하는 데 필요한 완전 맞춤형 설계 시스템인 와류 탱크. 이름에서 알 수 있듯이 유체에서 기포 공기를 분리 및 제거하는 소용돌이를 생성하여 작동하여 적절한 회로 성능을 보장합니다.

1. 3D 프린팅된 맞춤형 입구. 2. 모터 냉각 재킷. 3. 맞춤형 부품 및 팬. 4. 소용돌이 탱크. 5. 인버터 냉각판.

Form 4L의 인쇄량이 크다는 것은 팀이 단일 빌드로 두 개의 플레이트와 두 개의 매니폴드를 인쇄할 수 있음을 의미하여 단일 인쇄로 라디에이터를 효과적으로 생산할 수 있음을 의미합니다. Form Wash 및 Form Cure로 부품을 후처리하고 부착 지점을 샌딩한 후 팀은 Loctite EA 9497 접착제로 부품을 조립했습니다.

전년도 라디에이터와 비교하여 팀은 약 1200g을 절단할 수 있었으며 이는 각 라디에이터의 무게가 약 67% 감소한 것입니다. 전체 냉각 시스템이 2개의 라디에이터로 구성되어 있다는 점을 고려하면 2.4kg을 절약할 수 있었습니다.

“무게를 줄일 수 있는 긍정적인 결과를 얻을 수 있었던 것은 Formlabs의 기여 덕분이었습니다.”

레이스 업 팀 파도바

샘플 부분

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공기 냉각 회로는 차량 중앙에서 공기를 끌어와 배터리를 식힌 다음 후면에서 공기를 배출하는 개방형 루프입니다. 공기는 셀에서 공기 흐름으로 열을 전달하는 작은 탭을 통해 배터리의 각 개별 셀을 냉각시킵니다. 이 시스템에는 Formula SAE 규정에 따른 특정 안전 요구 사항이 있습니다. 즉, 배터리 팩과 접촉하는 요소는 UL-94 V-0 난연성 재료여야 합니다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 Race Up Padova는 부품 제조에 난연성 수지를 선택했습니다.

공랭식 회로는 배터리와의 접촉으로 인해 UL-94 V-0 난연성 재질로 제작되어야 합니다.

난연성 수지는 FST(화염, 연기 및 독성) 등급이 좋은 자기 소화성 및 할로겐 프리 부품을 만들기 위한 특수 UL 94 블루 카드 인증 소재입니다. 이러한 특성을 통해 배터리 시스템 근처와 같이 고온이나 발화원이 있는 환경에서 작동하는 부품의 3D 프린팅이 가능해졌습니다.

"Formlabs가 없었다면 이전과 같은 혁신, 즉 빠르고 안정적이며 정확한 혁신은 불가능했을 것입니다."

레이스 업 팀 파도바

Team Padova는 고온 수지 및 난연성 수지 외에도 Rigid 10K Resin을 사용하여 탄소 섬유 라미네이팅용 금형을 만들고 Clear Resin을 사용하여 적절한 유체 거동을 테스트하고 검증합니다. Form 4L은 빠르고 쉬운 재료 전환을 통해 민첩하며 팀이 Formlabs 수지의 전체 범위에 액세스할 수 있으므로 각 응용 분야에 최적의 재료를 선택할 수 있습니다. 

Team Padua의 자동차는 FS ATA 대회에서 3위를 차지했지만 강도를 높이기 위해 부품에 리브를 추가하고 유체 역학 최적화를 구현하고 항력을 줄이는 등 다음 반복을 위한 개선 사항을 이미 검토하고 있습니다. 반복을 시작할 때 사용할 주요 도구 중 하나는 무엇입니까? Form 4L 및 Formlabs 수지. 

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Formlabs 3D 프린터는 학생들의 참여를 유도하고 역량을 강화하는 데 사용됩니다. 학생과 교육자를 위한 리소스와 가격에 대해 자세히 알아보려면 리소스 페이지를 살펴보거나 영업팀에 문의하세요.