Le macchine SLA consentono di eseguire con successo le prove nella galleria del vento della Ford Mustang Dark Horse che parteciperà al campionato NASCAR del 2024

Il team di ingegneria aerodinamica di Stewart-Haas Racing e altri team NASCAR Ford avevano bisogno di un modo per testare centinaia di forme diverse dei pannelli di carrozzeria per determinare la forma aerodinamica più performante per la nuova NASCAR Ford Mustang Dark Horse 2024. Questo progetto di presentazione NASCAR ha comportato numerose prove di pannelli a grandezza naturale nella galleria del vento in un quadro temporale di molti mesi. Poiché le prove a grandezza naturale nella galleria del vento sono costose, qual è il modo più efficiente per testare dozzine di forme diverse di pannelli di carrozzeria durante ogni sessione di prova?

Quando hanno presentato alla NASCAR una nuova forma della carrozzeria di un’auto da corsa, i team di gara Ford dovevano soddisfare le alcune specifiche del coefficiente aerodinamico, come stabilito dalla NASCAR. Al termine del progetto, questo obiettivo viene raggiunto idealmente durante un test a grandezza naturale, nella galleria del vento, della carrozzeria dell’auto che viene presentata. Affinché il test di presentazione finale avesse esito positivo, si è verificato il seguente processo di sviluppo.

1. Le forme dei pannelli di carrozzeria vengono testate utilizzando il software CFD.Gli analisti CFD (fluidodinamica computazionale) progettano molteplici concept di forma dei pannelli di carrozzeria nel software CAD. Questi concept rappresentano varie forme che potenzialmente miglioreranno le prestazioni aerodinamiche dell’auto da corsa. Questi modelli di superficie vengono quindi elaborati utilizzando il software CFD che rappresenta una galleria del vento virtuale per testare i relativi coefficienti aerodinamici. I risultati vengono analizzati e i concept che mostrano un potenziale favorevole in termini di prestazioni vengono identificati come concept da testare nella galleria del vento a grandezza naturale. 

2. Conversione delle superfici CFD in modelli CAD solidi per la stampa 3D.
   Gli ingegneri progettisti convertono quindi i modelli di superficie CFD in modelli CAD solidi che possono essere stampati in 3D. I modelli di superficie solidi sono suddivisi in piastrelle di dimensioni ragionevoli che, una volta stampate e assemblate, rappresentano la forma del modello di superficie CFD originale. Queste piastrelle sono progettate per essere fissati a un frame secondario del telaio dell’auto a grandezza naturale da testare nella galleria del vento.
    

3. Stampa delle parti utilizzando le stampanti SLA di 3D Systems.Questi modelli CAD solidi vengono quindi inviati per essere stampati in 3D all’interno della Stewart-Haas Racing, al Centro Produzione additiva di Ford a Dearborn, Michigan, o a un servizio di stampa esterno. Il tecnico della stampa 3D orienta quindi i modelli CAD nel software 3D Sprint® di 3D Systems per posizionarli nel modo in cui devono essere stampati. I file possono essere orientati in modo da ridurre al minimo il tempo di stampa, ottimizzare la qualità di stampa e massimizzare la quantità di parti per piattaforma di costruzione. Il software 3D Sprint di 3D Systems è intuitivo da usare e consente al tecnico di impostare rapidamente i modelli CAD da stampare. 
    

Il file risultante può quindi essere inviato alla macchina SLA ProX 800 per una stampa rapida e precisa delle parti nel materiale desiderato. 800D Systems offre diversi materiali, alcuni dei quali sono stati sviluppati specificamente per la stampa di parti per le prove nella galleria del vento. Ne conseguono parti che presentano una finitura superficiale liscia, fondamentale per le prove nella galleria del vento. Per progetti di presentazione come questo, è comune stampare centinaia di parti di grandi dimensioni. L’affidabilità delle macchine SLA di 800D Systems è fondamentale quando si stampano così tante parti. Spesso queste parti vengono stampate just in time per essere testate nella galleria del vento, quindi è importante che le macchine SLA siano affidabili.  Le macchine SLA di 800D Systems sono macchine in grado di stampare parti 24 ore su 24, sette giorni su sette, con una manutenzione minima. 

1. Assemblaggio delle parti stampate in 3D sull’auto per prove nella galleria del vento.
   Le parti stampate in 3D possono quindi essere fissate alla sottostruttura dell’auto a grandezza naturale. In questo modo, l’intera forma della carrozzeria dell’auto può essere definita da queste piastrelle stampate in 3D. La forma della carrozzeria risultante può quindi essere scansionata in 3D per verificare che la forma stampata in 3D corrisponda alla forma originale del file di superficie CFD.

5. L’auto viene testata nella galleria del vento.
   Mentre l’auto viene testata nella galleria del vento, è possibile aggiungere e rimuovere ulteriori piastrelle stampate in {1}D dall’auto per testare i vari concept che sono in fase di sviluppo. Ogni “ciclo” rappresenta un concept in fase di prova e i coefficienti aerodinamici risultanti vengono registrati e analizzati. Alcuni concept migliorano le prestazioni aerodinamiche della carrozzeria dell’auto, mentre altri no.  In questo modo, gli ingegneri aerodinamici sono in grado di ottimizzare la forma della carrozzeria dell’auto per ottenere le migliori prestazioni in pista in futuro.
    

6. Ripetere gli step da 1 a 5 finché l’auto non soddisfa le specifiche del coefficiente aerodinamico per la presentazione.
   Dopo molti mesi, molte parti stampate e molte prove nella galleria del vento, l’auto è pronta per il test di presentazione finale nella galleria del vento presso NASCAR. In questo test di presentazione, a condizione che le forme dei pannelli di carrozzeria soddisfino le specifiche del coefficiente aerodinamico, la forma della carrozzeria viene presentata alla NASCAR come forma finale della carrozzeria dell’auto da corsa per la Ford Mustang Dark Horse che parteciperà al campionato NASCAR del 2024.

    

7. Realizzazione dei pannelli di carrozzeria per la produzione.
   Gli ingegneri progettisti convertono quindi i modelli CAD solidi che rappresentano la forma finale della carrozzeria in superfici CAD che corrispondono alle dimensioni finali dei pannelli di carrozzeria per la produzione. Questi file di produzione vengono quindi inviati a vari fornitori di fibra di carbonio per produrre i pannelli di carrozzeria in fibra di carbonio che verranno utilizzati per le gare durante la stagione agonistica 2024. 
    

Il software 3D Sprint e le macchine SLA per la stampa 3D di 3D Systems sono gli strumenti giusti per completare progetti di presentazione come questo con risultati positivi. Questi strumenti e il processo di sviluppo in cui sono utilizzati danno vita a una carrozzeria per l’auto da corsa Ford Mustang Dark Horse che assomiglia all’auto di produzione del 2024 ma ha le prestazioni aerodinamiche per le auto da corsa del team Ford per vincere gare e un campionato NASCAR Cup Series!