Geomagic et impression 3D métal pour redonner vie à une voiture

- Catégories : Applications / Cas clients

Défi

Produisez rapidement et économiquement un nouveau boîtier de pompe à eau pour une voiture de course d'époque afin de faire une apparition au Goodwood Festival of Speed.

Solution

Inverse, inspecté et imprimé en 3D un boîtier de pompe à eau 50% plus rapide que les méthodes traditionnelles de moulage au sable.
Imprimé en 3D un boîtier de pompe à eau en seulement 3 jours.
Matériau en acier inoxydable LaserForm 316-L résistant à la corrosion réalisé comme du métal ordinaire.
Nouvelle pièce parfaitement adaptée aux composants de pompe existants.
Pump a joué avec distinction au Goodwood Festival of Speed.

RÉSULTATS

L'Histoire et d'où est venu le besoin de rétroconception ?

Le n ° 28 Cummins Diesel Special a choqué le monde de la course en 1952 en remportant la pole position à l'Indianapolis 500 (Indy 500) avec le meilleur temps au tour de l'histoire. Cet exploit, ainsi que les nombreuses autres innovations de la voiture, lui ont valu une place de choix dans l'histoire de la course.
Soixante-cinq ans plus tard, la # 28 a été invitée au Goodwood Festival of Speed au Royaume-Uni pour participer au légendaire Goodwood Hillclimb avec des centaines de voitures modernes et patrimoniales. Lors de la préparation du n ° 28, les ingénieurs de Cummins ont découvert que la pompe à eau était tellement corrodée qu'elle ne survivrait probablement pas à l'événement. Si la voiture n ° 28 devait se rendre à Goodwood en état de marche, elle avait besoin d'une nouvelle pompe à eau.
La pompe à eau d'origine était une

# 28 Cummins Diesel Special à l'Indy 500 de 1952

conception unique spécifique à la voiture # 28, ce qui signifiait qu'aucune pièce de rechange de production ne ferait l'affaire. Pour compliquer encore les choses, ils ont dû expédier le n ° 28 en quelques semaines, ce qui a exclu les méthodes traditionnelles de moulage au sable comme irréalisables pour une pièce de rechange étant donné un délai de livraison estimé à 10 semaines. Au lieu de cela, les ingénieurs de Cummins se sont tournés vers l'ingénierie inverse et la fabrication additive métallique (FA) à l'aide d'une imprimante 3D métal ProX DMP 320 de 3D Systems avec l'aide de 3rd Dimension Industrial 3D Printing , un fabricant de métaux de production de haute qualité spécialisé dans l'impression 3D directe des métaux (DMP ). La nouvelle pompe à eau a été imprimée en 3D en seulement trois jours et l'ensemble du processus a pris cinq semaines au lieu de 10.

Une page hors de l'histoire des courses

La n ° 28 était la première voiture Indy 500 équipée d'un turbocompresseur et la première dont l'aérodynamique était optimisée en soufflerie. Il a couru ses quatre tours de qualification à une vitesse moyenne record de 138,010 mph.

Depuis sa course mémorable en 1952, le n ° 28 a été exposé au Indianapolis Motor Speedway Museum et au siège social de Cummins. En 1969, la n ° 28 a fait un tour sur la piste d'Indy avant le début de la course pour marquer la célébration du 50e anniversaire de Cummins. La dernière fois que le numéro 28 a été diffusé, c'était au Goodwood Festival of Speed à la fin des années 1990. «Alors que nous préparions la voiture à rouler à nouveau pour la première fois en près de 20 ans, nous avons remarqué de graves piqûres et de la corrosion sur la pompe à eau», a déclaré Greg Haines, responsable de la conception et du développement du moteur X15 et membre de l'histoire et de la restauration de Cummins. équipe. «À quelques endroits, le boîtier a été creusé de part en part et n'a été empêché de fuir que par des dépôts minéraux qui recouvraient les trous. Nous avions besoin rapidement d'un nouveau logement si nous voulions respecter notre engagement de conduire la voiture à Goodwood.

Course pour produire une nouvelle pompe à eau

La méthode de base pour la construction d'un nouveau boîtier de pompe est la même que celle utilisée pour construire la pompe d'origine: usiner un motif en plastique ou en bois et l'utiliser pour former un moule en sable pour la coulée. En utilisant cette méthode, il aurait fallu environ 10 semaines pour construire un seul logement, excluant une course à Goodwood. Le délai pour le nouveau boîtier de la pompe à eau aurait pu être réduit en imprimant en 3D le nouveau modèle de coulée ou même en imprimant en 3D le moule de moulage au sable lui-même, mais les plus grands gains de productivité disponibles proviennent du contournement total du processus de coulée et de l'utilisation de l'ingénierie inverse et de l'impression 3D. pour produire la pièce finale directement en seulement cinq semaines, 50% plus rapidement.

Inspection de la pompe à eau dans Geomagic Control X

Balayage

Les ingénieurs de Cummins ont commencé par scanner le boîtier existant de la pompe à eau avec un scanner CT. Ils ont choisi un scanner CT parce que la pompe contenait de nombreuses contre-dépouilles et d'autres géométries internes qui auraient été impossibles à capturer avec un scanner laser ou un autre outil d'imagerie en ligne de mire.

Inspecter

Pour vérifier que les données de scan étaient exactes avant d'aller de l'avant, les ingénieurs ont importé les données de nuages de points générées par le scanner CT dans le logiciel d'inspection et de métrologie Geomagic Control X où ils ont séparé et aligné la géométrie interne et externe de la pompe. «Pour un projet comme celui-ci, nous séparons généralement la géométrie de la volute interne du corps afin de pouvoir la modéliser en tant que noyau et faire une comparaison avec les données du nuage de points pour être sûr que tout notre travail est précis», a déclaré Chris George, chef d'équipe de modèles CAO pour la conception de systèmes avancés pour Cummins.

Comparaison du modèle CAO de pompe à eau pour numériser des données dans Geomagic Design X

Ingénierie inverse

Avec une bonne géométrie de numérisation pour démarrer son travail de conception, Cummins a utilisé le logiciel de rétro-ingénierie Geomagic Design X pour convertir le nuage de points en un modèle solide non paramétrique afin d'effectuer des vérifications d'ajustement CAO. Ces vérifications ont aidé l'équipe de Cummins à déterminer les bonnes dimensions d'assemblage pour la roue et l'arbre et comment tout s'emboîtait et se scellerait finalement.

Selon George, Cummins utilise Geomagic Control X et Geomagic Design X comme logiciel principal pour la manipulation de nuages de points. «Le logiciel 3D Systems Geomagic fournit une solution complète pour traiter et inspecter les données de numérisation et les convertir en un modèle solide», dit-il. «Nous les utilisons pour chaque projet de rétro-ingénierie que nous réalisons, ce qui nécessite souvent des rapprochements géométriques, des analyses par éléments finis de la structure et du flux, et des comparaisons modèle à scan signalées à nos clients ingénieurs.
«Le logiciel 3D Systems Geomagic fournit une solution complète pour traiter et inspecter les données de numérisation et les convertir en un modèle solide. Nous les utilisons pour chaque projet de rétro-ingénierie que nous réalisons. »
—Chris George, chef d'équipe principal des modèles CAO pour la conception de systèmes avancés, Cummins

Conception d'une nouvelle pompe à eau à Creo

Conception

En raison de la corrosion importante de la pièce d'origine, Cummins n'a pas pu utiliser le modèle créé à partir des données numérisées comme base pour l'impression 3D. Au lieu de cela, les ingénieurs Cummins ont importé le modèle non paramétrique dans le logiciel de CAO PTC Creo ® 3D pour servir de modèle pour la création d'un modèle paramétrique. À la lumière des dommages physiques causés à la pompe numérisée, l'équipe de Cummins a dû prendre des décisions éclairées en modélisant en 3D le remplacement pour obtenir un modèle final fonctionnel.

Impression 3D

Ils ont ensuite envoyé ce fichier à l'équipe de 3rd Dimension, qui l'a nettoyé, analysé pour une orientation d'impression optimale et attribué des supports pour une impression stable. Les ingénieurs de 3rd Dimension ont ensuite découpé et hachuré la pièce pour définir le mouvement du laser pendant la construction.
Bien que le boîtier d'origine de la pompe à eau ait été fait de magnésium pour aider à réduire le poids, la sensibilité du magnésium à la corrosion suite à une exposition prolongée à l'eau et au liquide de refroidissement était un facteur important dans le problème que Cummins essayait de résoudre. Par conséquent, 3rd Dimension a fabriqué la pièce finale imprimée en 3D à l'aide d'un matériau en acier inoxydable LaserForm 316-L sur une imprimante 3D métallique ProX DMP 320.

Nouvelle pompe à eau imprimée en 3D avec assemblage de roue


«Le volume de fabrication plus important du ProX DMP 320 nous a permis de disposer d'options supplémentaires avec l'orientation des pièces, ce qui nous a aidés à optimiser les supports, et la vitesse d'impression nous a permis de faire l'impression dans le temps dont nous disposions», a déclaré Bob Markley, président de 3e dimension. «Le ProX DMP 320 n'utilise pas non plus de liant pour assembler le matériau, ce qui signifie que la sortie est un alliage pur qui fonctionne comme du vrai métal, car c'est du vrai métal. C'est un avantage pour la performance de la pièce finale compte tenu de l'environnement opérationnel. »
Trois jours seulement après avoir reçu le fichier 3D de la géométrie de la pompe à eau, 3rd Dimension a envoyé à Cummins le corps de pompe terminé.

Faire à nouveau l'histoire de la course

Le boîtier s'est parfaitement adapté aux autres composants de la pompe et a fourni des performances comme neuves pour plus de six courses Goodwood Hillclimb. Tout comme à Indy, le numéro 28 a ravi les fans de Goodwood et a été présenté dans « Les 10 meilleures choses que nous avons vues au Goodwood Festival of Speed 2017 » par le magazine Car and Driver.

# 28 Cummins Diesel Special au Goodwood Festival of Speed 2017

De plus, comme elle l'a fait pour le 50e anniversaire de Cummins en 1969, la # 28 a joué un rôle principal dans la célébration du 100e anniversaire de Cummins en exécutant un tour de parade autour de la piste avant le début de la course Indy 500 2019.


Téléchargez un eBook pour en savoir plus sur l'inspection et la rétro-ingénierie.

Geomagic Control X

Logiciel d' inspection Geomagic ® Control X ™ de 3D Systems

Geomagic Design X

Logiciel - Rétro-conception- GEOMAGIC Design X

Imprimante 3D DMS Production additive ProX 320

Imprimante 3D DMS Production additive ProX 320

LaserForm 316L

cier inoxydable 316 à très faible teneur en carbone.

Partager ce contenu