Своевременный вызов

Aug 20, 2023

Punch Torino, дочернее предприятие по производству силовых агрегатов GM-Fiat, является ведущим научно-исследовательским центром в области двигателей внутреннего сгорания и двигательных систем. Теперь являясь частью бельгийской Punch Group, компания продолжает поддерживать GM и растущий список производителей и стартапов в различных технологических проектах, включая бензиновые, дизельные и водородные двигатели.

Punch Torino производит для своих клиентов различные прототипы двигателей, а также разрабатывает и тестирует новые компоненты для существующих конструкций двигателей. В процессе сборки инженеры должны установить цепь привода ГРМ, которая соединяет коленчатый вал двигателя с парой распределительных валов. При их вращении лепестки по своей длине открывают и закрывают клапаны каждого цилиндра, чтобы в нужный момент впустить в них топливо и воздух.

Когда звездочка цепи газораспределительного механизма затянута, распределительные валы должны оставаться полностью неподвижными в определенном положении, чтобы гарантировать идеальную синхронизацию системы газораспределительного механизма при работающем двигателе. Если распределительные валы не зафиксированы на месте, клапаны могут открываться и закрываться в неподходящее время, что приведет к повреждению или разрушению двигателя.

Чтобы предотвратить перемещение распределительных валов, инженеры Punch Torino разработали вилкообразные инструменты для фиксации распределительных валов, изготовленные из ониксовой нити Markforged с армированием волокном. Инструменты для фиксации распределительного вала в настоящее время изготавливаются с использованием Markforged X7 с использованием оникса с усилением из углеродного волокна.

В процессе затяжки инструменты должны выдерживать крутящий момент до 120 ньютон-метров и не допускать вращения ни на один градус. Валерио Аметрано, старший инженер по подготовке к производству Punch, считает, что на печать каждого из них уходит около 18 часов.

Если стопорный инструмент сломается во время этого критического процесса затяжки, крутящий момент на распределительном валу заставит его провернуться со смещением. Затем команде придется ослабить или снять цепь привода ГРМ, повторно закрепить распределительные валы и снова начать процесс затяжки.

Хотя 3D-печать ускорила первоначальный процесс, ожидание печати нового инструмента блокировки может задержать команду на день или больше, особенно если из-за этого они пропустят окно сборки нового двигателя.

В процессе проектирования двигателя инженеры часто вносят небольшие изменения в конструкцию компонентов двигателя, особенно на ранних стадиях разработки двигателя. Каждый раз команде приходится дорабатывать конструкцию инструментов для фиксации распределительного вала и печатать новые. Часто инженерная группа может одновременно тестировать несколько конструкций распределительных валов. Для каждого из них требуется немного другая конструкция инструмента.

В прошлом процесс проектирования инструментов для блокировки распределительного вала требовал большого количества работы методом проб и ошибок – не существовало точного способа предсказать, будет ли инструмент достаточно жестким и прочным, чтобы выдерживать приложенные к нему крутящие нагрузки. У инженеров не было возможности узнать, может ли изменение конструкции фиксирующего инструмента поставить под угрозу его структурную целостность, а анализ FEA не предназначен для деталей, напечатанных на 3D-принтере, команде пришлось сделать множество предположений и приближений, чтобы спроектировать приспособления, которые отвечали всем их требованиям. требования.

Команда Punch Torino утверждает, что смогла добиться этого благодаря использованию моделирования от Markforged. Прежде чем использовать новую конфигурацию распределительного вала, может потребоваться распечатать и протестировать до 8 конструкций приспособлений, чтобы получить правильную конфигурацию, вспоминает Аметрано.

Например, изменение геометрии или размеров (кулачка, длина, диаметр и т. д.) распределительного вала могло потребовать немного другой формы вилки, чтобы удерживать его на месте. Тем не менее, измененная конструкция фиксирующего инструмента не совсем соответствовала форме вала и допускала слишком сильное вращение распределительного вала. Это может привести к печати нескольких итераций инструментов, пока они не найдут работающую конфигурацию.

После того, как они начали использовать моделирование для Markforged, они смогли сократить среднее количество итераций проектирования запирающего инструмента с 8 до трех, по крайней мере, на первых порах. По словам Аметрано, когда команда впервые училась использовать новый инструмент моделирования, они прошли через ряд проб и ошибок, чтобы правильно охарактеризовать граничные условия, модуль силы и деформацию, которым подвергался запирающий инструмент. Теперь, когда у них есть эти данные, они обычно могут смоделировать и распечатать типичный запирающий инструмент за одну итерацию, отмечает он.