Entrevista: Pat Warner, da Alpine, oferece uma visão única do mundo secreto da impressão 3D na Fórmula 1

No mundo de alta octanagem da Fórmula 1, frações de segundos podem significar a diferença entre sucesso e fracasso, assim suas equipes levam os limites tecnológicos do esporte ao limite absoluto em busca de vitórias e campeonatos.

No entanto, embora se suponha há muito tempo que a impressão 3D é vital para a iteração do carro que se segue, a natureza competitiva da F1 significa que muitas de suas aplicações reais continuam envoltas em mistério. Uma equipe que começou a quebrar esse molde é a BWT Alpine F1 Team, que revelou em junho de 2021 que usa o Accura Composite PIV da 3D Systems para criar modelos de peças aerodinâmicas para túnel de vento.

Na época, a divulgação forneceu uma visão única do potencial do automobilismo da tecnologia, mas agora levando a abordagem aberta da equipe um passo adiante, seu gerente de manufatura digital avançada, Pat Warner, disse à 3D Printing Industry que, na verdade, implanta a impressão 3D mais extensivamente do que muitos imaginam. .

“Provavelmente 70% da carroceria que você pode ver em um carro de Fórmula 1 em um túnel de vento é impressa em SLA 3D”, revela Warner. “Não podemos imprimir coisas como aviões principais da asa dianteira ou abas da asa traseira, mas praticamente todo o resto está aberto. Se não for forte o suficiente no SLA, podemos fazer um processo secundário de revestimento de metal, o que o torna muito mais forte. Portanto, a maioria dos nossos testes de iteração é realizada com SLA.”

“Também usamos Sinterização Seletiva a Laser (SLS) para respaldar isso”, acrescentou. “Temos uma máquina 3D Systems Figure 4, que fabrica ferramentas de moldes e foles de borracha para coberturas de suspensão. Portanto, o lado aditivo disso faz a maior parte do que entra no túnel de vento.”

Um dos carros da equipe BWT Alpine F1 nos boxes do GP de Fórmula 1 de Miami.
Um dos carros da equipe BWT Alpine F1 nos boxes do GP de Fórmula 1 de Miami. Foto via equipe BWT Alpine F1.

De Benetton para BWT Alpine F1

Fiel à sua palavra de que a BTW Alpine F1 “se orgulha de ser aberta”, a Warner tem a gentileza de iniciar nossa entrevista no início da adoção da impressão 3D pela equipe. Em 1998, a equipe estava sob outra propriedade e seria conhecida como Benetton por mais três anos. Tendo comprado uma máquina SLA por curiosidade, a Benetton então encarregou um jovem Warner de encontrar aplicativos de F1 para ela.

Olhando para trás, Warner relembra como o CTO da Mercedes AMG Petronas F1 Team, James Allison, que na época era aerodinamicista da Benetton, disse que “o SLA não tinha lugar no túnel de vento”. Desde então, o Gerente de Manufatura Digital Avançada diz que sua equipe (como muitos outros na grade) desenvolveu significativamente seus recursos de impressão 3D, “usando-os fortemente” para criar 450-600 peças por semana.

“O principal benefício [of 3D printing] é a capacidade de fazer mais de uma parte ao mesmo tempo”, explica Warner. “Em uma máquina SLA, você pode imprimir quantos caber na cama. Você pode fazer as formas malucas que quiser, o que combina perfeitamente com os aerodinamicistas. Isso também diminui a ‘fila de produção’ das máquinas usadas para fazer um carro de corrida, especialmente no inverno, quando estamos fazendo painéis/chassis totalmente novos.”

Uma área em que a impressão 3D provou ser particularmente útil é a coleta de dados de Particle Image Velocimetry (PIV), um processo no qual um laser é usado para avaliar o fluxo de partículas sobre um determinado objeto. Aproveitando o material Accura Composite PIV da 3D Systems, Warner diz que sua equipe agora é capaz de superar o problema de reflexões de fundo e partículas, desafios que podem afetar a qualidade dos dados resultantes.

“A profunda experiência de seus engenheiros de aplicação e suas soluções líderes do setor têm sido uma parte inestimável de nossa equipe de inovação”, disse Warner quando o projeto foi apresentado. “Tem sido emocionante co-desenvolver o Accura Composite PIV e ver os benefícios que está trazendo para o nosso processo. Devido às características ópticas exclusivas do material, agora estamos coletando dados mais confiáveis ​​de nosso sistema PIV no túnel de vento.”

Uma peça impressa em 3D usando o novo material Accura Composite PIV da 3D Systems.  Imagem via Sistemas 3D.
Uma peça impressa em 3D a partir do material Accura Composite PIV da 3D Systems. Imagem via Sistemas 3D.

Abordando aplicativos F1 de uso final

Em sua iteração atual, correndo sob a marca Alpine de propriedade da Renault, a equipe BWT Alpine F1 agora também utiliza impressão 3D em todos os tipos de aplicativos de uso final. para Warner, os ventiladores usados ​​para resfriar os carros da equipe quando parados são fabricados aditivamente, assim como os adaptadores usados ​​para conectá-los e os quadros de acordo com as pistolas das porcas das rodas durante as paradas no meio da corrida.

No que diz respeito à impressão 3D de metal, no entanto, a Warner está menos otimista de que a tecnologia esteja pronta para produzir componentes F1 de uso final. Aludindo a alguns testes recentes realizados por seus pares nas equipes Aston Martin Aramco Cognizant e McLaren Racing, o Gerente de Manufatura Digital Avançada chega a sugerir que a falta de treinamento pode colocar os usuários em perigo.

“A McLaren fez um bom trabalho ao quase explodir alguém”, alega Warner. “Eles foram os primeiros a adotar o SLS e se livraram dele rapidamente quando quase derrubaram suas instalações. Eles não são as únicas pessoas a fazer isso, a Aston Martin fez a mesma coisa.”

“Alegadamente, houve um pequeno incêndio na Aston Martin há alguns meses”, acrescentou. “Bem, não foi um pequeno incêndio, foi uma grande explosão que destruiu parte de uma parede externa. Então, estou lhe dizendo, você tem que pensar sobre isso e ter certeza de que está fazendo isso corretamente.”

Warner também cita o tempo necessário para qualificar materiais e processos como uma barreira para a adoção da tecnologia na F1, e com o esporte acabando de concordar com um teto orçamentário, ele diz que as equipes estão cautelosas em investir em “elefantes brancos”. O que tornou esses obstáculos mais fáceis de superar em testes aerodinâmicos, diz Warner, é a natureza de ponta a ponta da oferta da 3D Systems e a experiência de seus engenheiros de aplicação.

“Sou um grande fã de um ‘balcão único’”, conclui Warner. “É o que eu gosto na 3D Systems, usamos suas máquinas, técnicos de serviço, peças de reposição e software. O software foi escrito para funcionar em seus sistemas usando seus materiais, então, se necessário, os engenheiros podem vir e ver o que deu errado. Estamos tentando juntar todos esses quebra-cabeças para realmente obter o resultado certo.”

Um diagrama do Alfa Romeo C41 e suas inserções de chassi impressas em 3D.
Um diagrama das inserções do chassi impressas em 3D do carro Alfa Romeo C41 Fórmula 1. Imagem via Indústrias Aditivas.

Onde mais a impressão 3D é usada na F1?

Embora a extensão total da adoção da impressão 3D na F1 permaneça um mistério, sabemos de mais algumas parcerias que viram a tecnologia no caminho certo. A Williams Racing, por exemplo, trabalhou com a Nexa3D na temporada passada para produzir peças funcionais de túnel de vento da Fórmula 1, aproveitando a impressora 3D NXE400 de alta velocidade da empresa.

A McLaren Racing também usou impressão 3D para ferramentas e prototipagem desde pelo menos 2017. A equipe tem uma parceria de longa data com a Stratasys, que a viu fabricar vários modelos diferentes e peças de reposição sob demanda ao longo dos anos , incluindo dutos de resfriamento de freio, abas da asa traseira e muito mais.

Apesar das preocupações da Warner com a impressão 3D de metal, a Alfa Romeo F1 Team ORLEN continua a colaborar com a Additive Industries para imprimir em 3D componentes críticos para seu carro de F1. Enquanto o desafiante deste ano apresenta menos peças aerodinâmicas fabricadas com aditivos do que o anterior, mais agora são consideradas estruturais, como as inserções do chassi de suspensão usadas para manter seu carro de corrida ‘C41’.

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A imagem em destaque mostra um dos carros da BWT Alpine F1 Team nos boxes do GP de Fórmula 1 de Miami. Foto via equipe BWT Alpine F1.

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