In 3D giúp đội đua sinh viên USC tăng tốc phát triển xe đua Formula
University of Southern California — Đội đua USC Racing
Sinh viên kỹ thuật của Đại học Nam California (USC) ứng dụng công nghệ in 3D FDM để chế tạo xe đua Formula SAE. Số chi tiết in 3D trên xe đã tăng từ 5 chi tiết (2023) lên khoảng 40 chi tiết (2024).
University of Southern California — Đội đua USC Racing
Ngành ứng dụng
Giáo Dục
University of Southern California (USC) là một trong những đại học nghiên cứu hàng đầu Hoa Kỳ. Hai đội đua sinh viên USC Racing và SC Formula Electric tham gia cuộc thi Formula SAE quốc tế, tự thiết kế và chế tạo một chiếc xe đua hoàn chỉnh mỗi mùa giải.
02
Thách thức
Trong cuộc thi Formula SAE quốc tế dành cho sinh viên đại học, các đội phải thiết kế, chế tạo và đưa vào vận hành một chiếc xe đua hoàn chỉnh trong thời gian rất ngắn và với nguồn lực hạn chế. Với hai đội USC Racing (xe động cơ đốt trong) và SC Formula Electric (xe điện), thời gian là tài nguyên quý giá và eo hẹp nhất. Các phương pháp gia công truyền thống như làm khuôn kim loại và composite vừa tốn thời gian, chi phí, vừa giới hạn khả năng tạo ra những hình học phức tạp mà thiết kế xe đua đòi hỏi.
03
Giải pháp
Đội đua sử dụng công nghệ FDM của Stratasys để in trực tiếp các chi tiết chức năng và cả đồ gá, dưỡng lắp ráp (jig). Vô-lăng được in bằng vật liệu sợi carbon FDM Nylon 12CF; hộp chứa các module pin (accumulator) được in bằng nhựa ULTEM 1010 chịu nhiệt và không dẫn điện, sau khi đã dựng mẫu thử nhanh bằng vật liệu ABS giá rẻ. Ngoài ra, đội còn in các dưỡng gá để hàn thanh lái và lắp ráp hệ thống treo. Khả năng dựng mẫu nhanh cho phép sinh viên phát hiện lỗi thiết kế cánh gió trước và cho ra phiên bản sửa lỗi chỉ trong vòng 24 giờ.
Vô-lăng in 3D bằng vật liệu sợi carbon FDM Nylon 12CF
04
Tác động & kết quả
Số chi tiết in 3D trên xe tăng từ 5 (2023) lên khoảng 40 (2024) — mức tăng 700%
Chi tiết cánh gió trước được sửa lỗi và lắp lên xe chỉ trong vòng 24 giờ nhờ dựng mẫu nhanh
Vật liệu ULTEM 1010 chịu nhiệt, không dẫn điện giải quyết bài toán vỏ bọc cụm pin
Đồ gá in 3D giúp lắp hệ thống treo và bánh xe chính xác hơn, tiết kiệm thời gian và chi phí
Tự do sáng tạo trong quá trình thiết kế của chúng tôi giờ đây lớn hơn rất nhiều so với trước đây. Nó thực sự cho phép chúng tôi trả lời câu hỏi về ý đồ thiết kế và điều chúng tôi muốn làm, chứ không bị bó buộc bởi những giới hạn của gia công truyền thống.
Sinh viên Trường Kỹ thuật Milwaukee (MSOE) và các thành viên trong Additive Lab Consortium thử nghiệm vật liệu đàn hồi mới, đồng thời làm việc trực tiếp với doanh nghiệp để giải quyết các bài toán phát triển sản phẩm thực tế.
General Motors thay thế đồ gá viền mép (hemming tool) gia công từ nhôm bằng chi tiết in 3D trên máy Stratasys F900, rút ngắn thời gian sản xuất từ 10–13 tuần xuống còn 3 tuần và cắt giảm 74% tổng chi phí.
Đội Phát triển Phụ kiện (APD) của Subaru of America chuyển việc chế tạo đồ gá và jig lắp đặt phụ kiện sang in 3D trên máy Stratasys F770, cắt giảm hơn 50% thời gian phát triển đồ gá, giảm ~70% chi phí và đạt hoàn vốn trong khoảng hai năm.