Кейс · Прототипы и запчасти

Команда Московского политеха напечатала 10% деталей электромотоцикла MIG R2

Передовая инженерная школа электротранспорта Московского политеха собирала электромотоцикл MIG R2 для скоростных соревнований. Школа располагает участками производства композитных материалов, ручной и автоматизированной механообработки, сварки и резки металла. Поэтому 3D-печать выбрали не из-за отсутствия другого оборудования, а как более выгодный способ изготовления отдельных деталей.

Методом 3D-печати изготавливают силовые крепления, защитные панели и обтекатели. В момент разработки они составляли примерно 10% деталей мотоцикла, и, по оценке команды, эта доля растет.

Электромотоцикл MIG R2 на ледовой трассе во время заезда — MIG R2 на льду Байкала

О проекте

Клиент: Передовая инженерная школа электротранспорта, Московский политехнический университет
Отрасль заказчика: Образование и наука
Задача: Прототипы и проверка · Запчасти и функциональные детали
Материал: ABS, PLA, а также угле- и стеклонаполненные пластики
Оборудование: Дизайнер ХЛ ПРО

История проекта по созданию электромотоциклов в Мосполитехе началась в 2013 году с участия в студенческих соревнованиях SmartMoto Challenge в Барселоне. На протяжении шести лет команда проектировала электромотоциклы и занимала призовые места. В 2019 году команда впервые приняла участие в фестивале скорости на льду «Байкальская миля». Она стала единственным представителем электротранспорта и установила рекорд — 105 км/ч. К 2020 году специально для заездов на максимальную скорость разработали мотоцикл MIG R, который разогнался на льду до 210,6 км/ч и установил рекорд в своём классе.

MIG R2 стал следующим этапом проекта. Его создавали с учётом регламента «Байкальской мили» и других скоростных соревнований. Мотоцикл собран и прошёл испытания на льду Байкала, по результатам которых команда готовит доработки. После тестов на асфальте MIG R2 планируют адаптировать для дорог общего пользования.

Задача

Для гоночного прототипа постоянно требуются единичные нестандартные детали, конструкция которых регулярно меняется. Каждый элемент изготавливают в одном экземпляре, но уже через неделю его геометрия может потребовать корректировки.

Одно из ключевых требований — минимальная масса. Мотоцикл создают для установления рекорда скорости, поэтому важно снижать вес каждого компонента.

Традиционные методы производства не всегда подходят для таких задач. По словам команды, изготовление креплений и защитных крышек методом литья может быть слишком дорогим для единичных изделий. Токарная и фрезерная обработка также связаны со значительным расходом материала.

Решение

3D-печать включили в цикл разработки изделия. Сначала команда формирует концепцию, затем выполняет расчёты и моделирует отдельные узлы. После этого компоненты объединяют в общую сборку, а утверждённую конструкцию передают в производство. Печать особенно удобна на этапе разработки, когда требуется одна деталь, конструкция которой впоследствии может измениться.

Материалы подбирают под требования по прочности и весу: в основном композитные пластики, как угле-, так и стеклонаполненные, а также ABS и PLA.

Данные изделия штучные, нестандартные, при этом их можно изготовить из пластика. Создавая технику для спортивных соревнований, мы стремимся к максимальному облегчению прототипа. 3D-печать — часто менее затратный и более удобный способ производства: оборудовать часть помещения под 3D-печать гораздо проще, чем организовывать производство с использованием иных технологий.
Команда Передовой инженерной школы электротранспорта

3D-печать экономически оправданна для единичных деталей и малых серий. По оценке команды, при таких объёмах она обходится значительно дешевле вакуумной формовки или литья.

Что напечатали

Крепление для аккумуляторных ячеек
Порт зарядного устройства байка
Защитные панели для батареи
Держатели приборной панели
Защита амортизатора
Аэродинамические обтекатели

Слева напечатанное крепление с аккумуляторными ячейками и токосъёмными шинами, справа мотоцикл на льду — Напечатанное крепление аккумуляторных ячеек

Слева порт зарядного устройства в карбоновой обшивке, справа приборная панель в напечатанном держателе — Порт зарядного устройства и приборная панель в напечатанном держателе

Результат

Дорабатывают конструкцию, не останавливая работу. Уникальную деталь можно изготовить и передать на испытания, пока команда занимается другими узлами.
Облегчают прототип. Там, где деталь можно сделать из пластика, а не из металла, команда получает выигрыш в массе.
Планируют расширить применение 3D-печати. Команда намерена использовать технологию везде, где это возможно.

Кому и где может пригодиться

Инженерные команды вузов. Прототипы и штучные детали для учебных, исследовательских и соревновательных проектов.
Электротранспорт. Корпуса и крепления батарейных модулей, кронштейны электроники.
Опытные производства и КБ. Узлы установочной серии до запуска оснастки, прототипы и функциональные изделия.
Автоспорт и тюнинг. Обтекатели, защитные панели, кронштейны приборов.

Что учесть

Наполненные композиты абразивны. Угле- и стеклонаполненные пластики изнашивают сопло — нужны износостойкие сопла.
3D-принтер дополняет основное производство, а не заменяет его.

Подойдёт ли 3D-печать для вашей детали?

Расскажите про задачу — ответим, подходит ли печать, подберём материал и посчитаем время печати и себестоимость.