Czy to koła drukowane zostaną nowymi kołami Scorpio?

Wraz z rozpoczęciem prac nad nowym łazikiem SCORPIO 7 pojawiły się również nowe koncepcje kół. Nie musimy się przecież ograniczać jedynie do sprawdzonych opcji!  Wiele elementów naszego łazika drukujemy za pomocą drukarek 3D, dlatego postanowiliśmy dać takiej drukarce szansę również w wyprodukowaniu dla nas kół. Druk 3D posiada wiele plusów – możliwe jest tworzenie części o kształtach, które inną metodą byłyby wyjątkowo trudne do produkcji. Początkowo jednak byliśmy zmuszeni wykonać szereg analiz, które pomogłyby określić optymalne parametry oraz testów, by dowiedzieć się czy to nowatorskie rozwiązanie okaże się dla nas korzystne.

Dlaczego tak dużo pracy poświęcamy kołom?

Koła są kluczowym komponentem układu jezdnego, który zarówno jak zawieszenie, jest jednym z najważniejszych układów takich pojazdów, które jak sugeruje nazwa naszego koła, powinny wyśmienicie poruszać się poza drogą. Konkurencją, która sprawdza jak radzi sobie układ jezdny jest ,,Traversal Task’’. Nasz łazik musi być więc przygotowany aby przebyć bezproblemowo w tej konkurencji pustynię Utah ( podczas zawodów URC ), która odwzorowuje warunki panujące na czerwonej planecie. Koła, nad którymi pracujemy muszą przezwyciężyć naprawdę wiele – od pionowych spadków nawet do 1m czy ostro nachylone zbocza, przez obecność roślinności, po niespodziewany deszcz.

Teren zawodów URC

Największe wyzwanie, czyli jak wybrać najlepsze parametry

Dokonując analizy, wzięliśmy pod uwagę trzy warunki pracy koła – jazda na wprost, skręcanie poślizgowe, pokonywanie pionowych przeszkód. Aktualna szerokość kół (120mm) sprawdza się idealnie, więc zdecydowaliśmy się nie zmieniać tego parametru. Pozostał nam jednak do wyboru materiał, z którego chcielibyśmy wydrukować nowe koła. To już nie był prosty wybór – po wnikliwych analizach odrzuciliśmy wiele możliwości, by ostatecznie wybrać TPU. Jest to termoplastyczny poliuretan, którego właściwości porównać możemy do tych należących do elastycznej gumy. My drukujemy z tego materiału koła, wy pewnie macie etui na telefon wykonane także właśnie z TPU. Spełnił on wszystkie nasze wymagane kryteria, posiadając niesamowitą wytrzymałość oraz najlepszą odporność na temperaturę, alkohole oraz substancje chemiczne. Jednym z naszych kryteriów było także, aby oponę dało się łatwo i sprawnie zdejmować z felgi. Dałoby to możliwość szybkiej zmiany opon podczas zawodów  razie ewentualnej awarii. Ponadto umożliwiłoby drukowanie różnych opon, jak najlepiej dostosowanych do poszczególnych zadań jak jazdy po różnego rodzaju powierzchniach.

Zdjęcie drukarki 3D wytwarzającej element koła

Plan jest, ale… jak to osiągnąć?

Do druku wybraliśmy technologię najbardziej popularną, o łatwej dostępności – FDM (Fused Deposition Modelling), polega ona na osadzaniu pojedynczych warstw materiałów termoplastycznych. Drukarka 3D jest w stanie poruszać się na 3 osiach – x, y oraz z. Na poruszającym się wózku, zamontowana jest głowica drukująca z dyszą, która po kolei układa kolejne warstwy materiału. Materiał jest podawany przez łącznik PTFE (teflon), by później zostać wtłoczonym do bloku grzejnego, który w trakcie procesu drukowania, w przypadku naszego materiału, osiąga temperaturę nawet 220*C. Powoduje to stopienie materiału, który osadza się na elemencie drukowanym wypływając przez dyszę. W wyniku ciągłego ruchu głowicy, osiąga się ciągłą linię przetopionego materiału.

Zgodnie z założeniami okazało się, że koła z cordury cechowały się większą podatnością promieniową niż nowo wydrukowane koła. Oznacza to, że ich tendencja do uginania się pod ciężarem pojazdu była mniejsza.  Różnica okazała się jednak być znacznie większa niż się spodziewaliśmy., Koniecznością będą kolejne testy, które ukażą nam czy jest to korzystna zmiana. 

Trzymajcie kciuki, aby koła które ostatecznie wybierzemy spisały się jak najlepiej!