Stampa 3D del coperchio di raffreddamento dell’alternatore, criticità del pezzo originale
La stampa 3D del coperchio di raffreddamento dell’alternatore per la scuderia Earnhardt Childress Racing (ECR), realizzato da CRP USA con il supporto di CRP Technology, ha rappresentato un’innovazione tecnologica e di design senza rivali nel frenetico sport NASCAR.
Con gli urti e le collisioni che si verificano, è facile dimenticare che, in fondo, le corse di Stock Car sono eventi di resistenza. I migliori team NASCAR lavorano per garantire l’affidabilità di ogni singolo componente durante ogni gara. Ciascuna parte viene progettata per garantire che 400 o 500 miglia passino senza incidenti. Se un componente dà problemi o mostra punti deboli, deve essere sostituito con un’azione rapida e decisa.
Gli alternatori sono una delle parti più soggette a problemi sui motori da corsa NASCAR. La combinazione di alte temperature sotto il cofano (fino a 350° F), vibrazioni elevate (fino a 600g) e l’intensità di corrente elettrica (fino a 140A) presenta sfide di progettazione senza precedenti. A metà del 2009 NASCAR ha approvato il passaggio di un condotto di massimo 1 pollice dal lato della copertura del radiatore all’alternatore. I primi tentativi di implementazione del condotto hanno comportato il montaggio di un coperchio posteriore secondario sull’alternatore con una manichetta integrata. Il cinematismo era ristretto e l’efficienza di raffreddamento del coperchio è stata sacrificata mantenendo il coperchio posteriore originale.
Soluzione adottata
L’incontro con CRP alla prima edizione del MotorsportExpotech nel 2008 in Italia ha dato al dottor Andrew Randolph, direttore tecnico reparto motori per Earnhardt Childress Racing (ECR), un’altra opzione per questo tipo di sfida. ECR ha progettato un coperchio posteriore sostitutivo per un alternatore NASCAR Bosch standard dal buon cinematismo e capace di fornire la massima efficienza di raffreddamento. Una volta trovata questa potenziale soluzione, il passo successivo è stato quello di produrre le parti necessarie utilizzando un materiale affidabile e una tecnologia costruttiva rapida. Lo stampaggio e le tecniche di lavorazione tradizionali offrono materiali affidabili, ma con costo degli utensili e tempi lunghi.
CRP Technology è stata coinvolta e, dopo alcune discussioni tecniche, è iniziato il lavoro con il team di CRP USA sulle varie opzioni possibili per la parte da realizzare con la stampa 3D industriale (Selective Laser Sintering).
La scelta del materiale sarebbe caduta sul Windform XT, ma in questo caso la sfida aggiuntiva del passaggio della corrente sotto tensione rappresentava un ostacolo per questo composito parzialmente conduttivo. Il design compatto lasciava poco spazio per creare isolamento, quindi Windform XT con il suo contenuto di fibra di carbonio non era la scelta giusta. E’ così entrato Sotto i riflettori è entrato in scena il materiale Windform LX di nuova concezione. Il Windform LX è stato sottoposto a un vaglio approfondito come possibile candidato e presentava la corretta combinazione di robustezza e resistenza termica per la soluzione ECR.
Stampa 3D del coperchio di raffreddamento dell’alternatore, il suo uso fuori e dentro la pista
Sono stati stampati 6 coperchi di raffreddamento dell’alternatore e sottoposti a test. Successive prove su pista con adesivi della temperatura hanno mostrato una riduzione di 20° F della temperatura massima dello statore con il nuovo coperchio. La durata del pezzo nell’ambiente difficile del sottocofano è stata eccellente. Il passo successivo è stato quello di equipaggiare le scuderie con questo nuovo componente. Il passaggio dalla prototipazione rapida alla produzione rapida è stato reso molto semplice, poiché il materiale Windform LX era adatto ai rischi a cui ci si espone durante le gare. È stata ordinata una serie di 50 coperchi di raffreddamento dell’alternatore stampati in 3D che poi sono stati montati sui motori da corsa.
Mentre la stagione volgeva al termine dodici gare dopo, il successo della parte in Windform era diventato un luogo comune come finire una gara di 500 miglia. Randolph afferma che “i coperchi di raffreddamento dell’alternatore stampati in Windform LX da CRP USA si sono adattati fin dall’inizio in maniera perfetta, e non abbiamo avuto un singolo guasto dell’alternatore da quando li abbiamo installati su tutti i motori ECR per la NASCAR Cup.”
Windform LX combinato con la progettazione e l’esperienza ingegneristica del team ECR ha dimostrato che una soluzione non deve essere limitata al banco prova. I materiali Windform, grazie alla professionalità di CRP USA e CRP Technology, hanno dimostrato ancora una volta che non devono essere testati solo in pista, ma anche in gara.
CRP USA desidera congratularsi con ECR per le loro vittorie nella Bud Shootout 2010 di apertura della stagione a Daytona, nella Daytona NASCAR Nationwide 300 2010 e nella successive gara Daytona 500 2010!