Das Race Up Team Padova nutzt Formlabs 4L und Hochtemperaturharz, um einen leichten Hochleistungskühler in 3D zu drucken

Als das Race Up Team Padova sich daran machte, einen Kühler für einen elektrischen Rennwagen von Grund auf zu bauen, wurde ihnen schnell klar, dass sie kundenspezifische Komponenten herstellen mussten, die nicht nur der Hitze eines Rennwagens standhalten und Sicherheitsstandards erfüllen, sondern auch im studentischen Äquivalent der Formel 1 funktionieren. Mit einem Formlabs Form 4L 3D-Drucker und technischen Harzen bauten die Universitätsstudenten einen kundenspezifischen Kühler, der 67 % weniger wog als frühere Modelle – und rasten auf das Podium. 

Bis zur Saison 2024 verwendete das Team der Universität Padua, Team Padova, einen Aftermarket-Kühler von einem Unternehmen, das Kühler speziell für Formula-Studenten-Autos herstellt. Diese Kühler sind zwar Plug-and-Play-fähig und einfach zu integrieren, es gab jedoch Raum für Verbesserungen, z. B. indem sie leichter gemacht wurden und gleichzeitig alle im Auto benötigten Leistungsverluste abgeführt wurden. 

Mit einem Form 4L 3D-Drucker, Form Wash, Form Cure und technischen Harzen baute das Team Padova einen leichteren Kühler für seinen elektrischen Rennwagen, der beim italienischen Wettbewerb FS ATA auf der Rennstrecke Varano de‘ Melegari den dritten Gesamtrang belegte.

Da kein Kühler auf dem Markt den Anforderungen des Teams entsprach, stürzten sie sich in die Forschung und entschieden sich für ein Kühlerdesign mit ovalen Rohren und Lamellen. Allerdings waren die erhaltenen Kühlermassen nicht mit Ein- und Auslasskrümmern ausgestattet. Um ein Design vollständig an seine Anwendung und Anforderungen anpassen zu können, wandte sich das Team dem 3D-Druck zu. 

3D-gedruckte Teile im Fused Deposition Modeling (FDM) versagten sofort und konnten den erforderlichen Temperaturen nicht standhalten. Anschließend wandte sich das Team dem 3D-Druck mit Stereolithographie (SLA) zu und entschied sich für High Temp Resin und Form 4L.

„Nach umfangreichen Evaluierungen, Tests und mehreren Prototypen-Iterationen haben wir uns für Formlabs High Temp Resin entschieden, ein Harz, das sowohl der thermischen Belastung als auch den mechanischen Anforderungen der Anwendung standhält.“

Race Up Team Padova

Das Kühlsystem ist in zwei unterschiedliche Abschnitte unterteilt:einen Wasserkreislauf und einen Luftkreislauf. Teile im Wasserkreislauf müssen Betriebstemperaturen nahe 80 °C standhalten. Aus diesem Grund wurde Formlabs High Temp Resin ausgewählt, da High Temp Resin eine Wärmeformbeständigkeit (HDT) von 238 °C bei 0,45 MPa aufweist – die höchste unter den Formlabs-Harzen. 

Für den 3D-Druck wurde Hochtemperaturharz verwendet: 

• Ein kundenspezifischer Einlass, der die Kreiselpumpe mit dem Rohr verbindet, ohne dass es zu einem Druckabfall kommt. 

• Kundenspezifische Teile und Lüfter für den vollständig kundenspezifischen Kühler. 

• Der Wirbeltank, ein vollständig maßgeschneidertes System zur Luftabsaugung. Wie der Name schon sagt, erzeugt es einen Wirbel, der die Blasenluft aus der Flüssigkeit trennt und entfernt und so die ordnungsgemäße Leistung des Kreislaufs gewährleistet.

1. Ein 3D-gedruckter individueller Einlass. 2. Motorkühlmäntel. 3. Kundenspezifische Teile und Lüfter. 4. Wirbeltank. 5. Inverter-Kühlplatte.

Das große Druckvolumen des Form 4L ermöglichte es dem Team, zwei Platten und zwei Verteiler in einem einzigen Druckvorgang zu drucken und so effektiv einen Kühler in einem einzigen Druck herzustellen. Nach der Nachbearbeitung der Teile in Form Wash und Form Cure und dem Schleifen der Befestigungspunkte baute das Team die Teile mit dem Klebstoff Loctite EA 9497 zusammen.

Im Vergleich zum Vorjahreskühler konnte das Team etwa 1200 g einsparen, was einer Gewichtsreduzierung von etwa 67 % für jeden Kühler entspricht. Wenn man bedenkt, dass das gesamte Kühlsystem aus zwei Kühlern besteht, konnten 2,4 kg eingespart werden.

„Ein solch positives Ergebnis zu erzielen, das es uns ermöglichte, das Gewicht zu reduzieren, war nur dank des Beitrags von Formlabs möglich.“

Race Up Team Padova

Musterteil

Sehen und spüren Sie die Qualität von Formlabs aus erster Hand. Wir senden Ihnen ein kostenloses 3D-gedrucktes Musterteil in Ihr Büro.

Fordern Sie ein kostenloses Musterteil an

Der Luftkühlkreislauf ist ein offener Kreislauf, der Luft aus dem zentralen Bereich des Fahrzeugs ansaugt, um die Batterie zu kühlen, und die Luft dann aus dem Heck ausstößt. Die Luft kühlt jede einzelne Zelle der Batterie durch kleine Laschen, die die Wärme von der Zelle an den Luftstrom übertragen. Für dieses System gelten besondere Sicherheitsanforderungen gemäß den Vorschriften der Formula SAE:Elemente, die mit dem Akku in Kontakt kommen, müssen aus feuerhemmenden Materialien gemäß UL-94 V-0 bestehen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wählte Race Up Padova flammhemmendes Harz für die Herstellung der Teile.

Der Luftkühlkreislauf muss aufgrund des Kontakts mit der Batterie aus feuerhemmenden Materialien gemäß UL-94 V-0 bestehen.

Flammhemmendes Harz ist ein spezielles UL 94 Blue Card-zertifiziertes Material zur Herstellung selbstverlöschender und halogenfreier Teile mit günstigen Flammen-, Rauch- und Toxizitätsbewertungen (FST). Diese Eigenschaften ermöglichen den 3D-Druck von Teilen, die in Umgebungen mit hohen Temperaturen oder Zündquellen funktionieren, beispielsweise in der Nähe eines Batteriesystems.

„Ohne Formlabs wären solche Innovationen nicht in der gleichen Weise möglich wie sie waren:schnell, zuverlässig und präzise.“

Race Up Team Padova

Zusätzlich zu High Temp Resin und Flame Retardant Resin verwendet Team Padova Rigid 10K Resin zur Herstellung von Formen zum Laminieren von Kohlefasern und Clear Resin zum Testen und Verifizieren des ordnungsgemäßen Flüssigkeitsverhaltens. Form 4L ist flexibel und ermöglicht einen schnellen und einfachen Materialwechsel. Dadurch erhält das Team Zugriff auf die gesamte Palette an Formlabs-Harzen, sodass es für jede Anwendung das optimale Material auswählen kann. 

Während das Auto von Team Padua im FS ATA-Wettbewerb den dritten Platz belegte, denken sie bereits über Verbesserungen für die nächste Iteration nach, darunter das Hinzufügen von Rippen an den Teilen zur Erhöhung der Festigkeit, die Implementierung einer Optimierung der Strömungsdynamik und die Reduzierung des Luftwiderstands. Eines der wichtigsten Tools, die sie verwenden werden, wenn sie mit der Iteration beginnen? Form 4L und Formlabs-Harze. 

Entdecken Sie Form 4L, um mit dem Drucken zu beginnen, oder fordern Sie ein kostenloses Musterteil an, um Formlabs-Materialien selbst zu testen.

Die 3D-Drucker von Formlabs werden verwendet, um Schüler einzubeziehen und zu befähigen. Um mehr über Ressourcen und Preise für Studenten und Lehrkräfte zu erfahren, erkunden Sie unsere Ressourcenseite oder wenden Sie sich an den Vertrieb.