Progettazione del vano motore per poter montare un motore diesel su una motoslitta a benzina

Applicazioni: Reverse engineering
Settori: Automobilistico

L'integrazione di un motore diesel industriale nel telaio di una motoslitta a benzina per ridurre la rumorosità e le emissioni, mantenendo o migliorando la velocità e le prestazioni non si porta a termine correttamente se non si misurano geometrie estremamente complesse con tecnologie d'avanguardia.

Come si può modificare la struttura di base della motoslitta perché possa accogliere un motore diesel preservando l'integrità strutturale del telaio?

Sostituire l'intera struttura di supporto, modificare la coppa dell'olio originale, o usare un impianto di lubrificazione a carter secco, sembrano opzioni costose e complesse che potrebbero causare problemi di affidabilità. Pertanto, i progettisti devono trovare il modo di adattare il vano motore in modo che possa accogliere un motore diesel industriale senza dover alterare la forma della coppa dell'olio. Per farlo, la misurazione del motore originale, dei suoi attacchi e del vano è un'operazione cruciale. Tuttavia, la si deve eseguire con strumenti di misurazione estremamente accurati perché la progettazione deve tenere conto di tolleranze molto strette.

Poiché la fusione in alluminio che forma il vano motore è geometricamente complessa e include tutta una serie di forme, come la si può misurare accuratamente?

Misurare ogni angolo e ogni superficie della fusione è d'obbligo per modificare la struttura di base della motoslitta in modo da poter montare il motore e preservare allo stesso tempo l'integrità strutturale del telaio. I progettisti devono conoscere le corrette tolleranze tra il motore e il vano che lo deve accogliere. Sfortunatamente, tutte queste tolleranze non si possono ottenere con accuratezza usando strumenti tradizionali.

Anche se gli strumenti di misurazione tradizionali risultano utili in altre aree di sviluppo, quali altre soluzioni si possono usare quando i calibri non possono offrire l'accuratezza e la versatilità necessarie?

I calibri e gli strumenti di misurazione tradizionali non sono in grado di raggiungere aree specifiche delle superfici che si devono misurare, o non possono fornire dati sufficientemente accurati per questo progetto. Poiché il vano motore include geometrie piuttosto complesse, si richiede una soluzione di misurazione più versatile e accurata per acquisire dati che indichino le tolleranze corrette, e per calcolare le misure appropriate per adattare il motore in modo rapido ed efficiente.

Data la sua importanza, la prima fase dello sviluppo può essere lunga e noiosa. Come può il team ridurre il numero di iterazioni abitualmente necessario durante la progettazione, e così facendo, evitare di pregiudicare le altre fasi dello sviluppo?

Misurare la geometria complessa del vano motore con strumenti tradizionali potrebbe portare a sommare errori, il che potrebbe richiedere varie iterazioni di disegni e costruzione, per progressivamente affinare tutti gli elementi di montaggio. Per ridurre il numero di iterazioni nel corso della progettazione, è vitale trovare le soluzioni di misurazione ideali. In tal modo si risparmia tempo prezioso e le altre fasi di sviluppo possono seguire la loro sequenza logica.

Le soluzioni: Tecnologie di scansione 3D ad alta risoluzione versatili, accurate e veloci

Il modo migliore possibile per evitare modifiche della coppa dell'olio o l'uso di un impianto di lubrificazione a carter secco, è progettare una struttura di supporto per il motore che si adatti il più possibile alla complessa geometria del vano. Senza ombra di dubbio, la tecnologia di scansione 3D è la soluzione giusta per acquisire dati che indicano le tolleranze giuste e forniscono le misure appropriate per un montaggio rapido ed efficiente.

L'accuratezza è comprovata dal grado di fiducia dimostrato dai progettisti su alcune tolleranze molto strette sul modello CAD, che sono risultate essere precise quando l'attacco del motore è stato costruito.

L'elevato livello di dettagli fornito dalle telecamere ad alta risoluzione per le geometrie è un elemento importante per i team di progettazione e sviluppo. La qualità di scansione è essenziale per poter discernere le discrepanze tra scansione e superfici reali dei componenti.

I nostri prodotti offrono un'elevata versatilità grazie a tecnologie ottiche avanzate e a volumi di scansione illimitati. Grazie a tutto ciò, gli scanner 3D consentono di misurare parti di qualsiasi dimensione, forma, materiale, finitura superficiale o complessità.

I nostri prodotti offrono una notevole velocità grazie alla funzione mesh istantanea, che consente di elaborare e alleggerire la mesh generata per poterla integrare agevolmente nei software di stampa 3D o CAD.

Gli scanner 3D per metrologia come HandySCAN 3D o Go!SCAN 3D, e le piattaforme software VXModel e Polyworks sono un esempio di soluzioni di scansione ad alta risoluzione accurate, versatili e veloci.

Vantaggi: Grazie ad alta risoluzione, accuratezza, versatilità e velocità, le problematiche legate al montaggio di un motore diesel su una motoslitta a benzina si possono risolvere rapidamente e in budget

Oltre a una riprogettazione radicale, i risultati ottenuti dai tecnici durante il collaudo della loro nuova creatura sono la prova definitiva del loro successo. Le tecnologie di scansione 3D offrono tutti questi vantaggi, necessari per vincere la sfida di una riprogettazione radicale di una motoslitta:

Design sicuro e robusto
L'accuratezza delle scansioni 3D è un fattore importante per la creazione di un design sicuro e robusto per una motoslitta diesel. Poiché gli scanner 3D e le tecnologie SCAN-TO-CAD generano risultati sicuri, i progettisti conoscono le tolleranze corrette tra il motore e il vano che lo deve accogliere. In tal modo, non hanno preoccupazioni quando devono modificare la struttura di base della motoslitta per poter installare il motore. Sono sicuri che non comprometteranno l'integrità strutturale del telaio.
Processo di progettazione ottimizzato
Poiché gli scanner 3D permettono di acquisire una grande quantità di dati sull'intera superficie (non solo i punti discreti) senza alcuna programmazione o preparazione, i progettisti e i tecnici possono accelerare il processo di progettazione, minimizzando il numero di iterazioni necessarie per la progettazione (e produzione) degli attacchi.
Prestazioni migliori
Si potrebbe pensare che modificando la struttura di base di una motoslitta per ridurre la rumorosità e le emissioni si potrebbero compromettere la velocità e le prestazioni. Grazie all'ingegnosità dei tecnici e agli scanner 3D, è stato possibile misurare pezzi geometricamente complessi con forme e profili diversi per renderli più fedeli possibile ai pezzi richiesti. Con gli scanner 3D, i tecnici e i progettisti sono in grado di eseguire modifiche a componenti che in passato non si potevano misurare, ottimizzando le prestazioni e la robustezza della motoslitta.

Il team Clarkson SAE Clean Snowmobile conta sulla partecipazione di circa 20 studenti da un'ampia gamma di corsi di laurea a progetti di sperimentazione e progettazione tecnica. Il loro progetto più recente consisteva nel progettare e costruire una motoslitta diesel in un anno, un'impresa straordinaria.

Con un po' di aiuto da parte di Polaris Industries, il team ha ricevuto un telaio Polaris Titan Adventure 2020 da modificare. La riprogettazione ha richiesto anche la scelta di un nuovo motore diesel: il Caterpillar C1.1 litro, 3 cilindri, 4 tempi. Il telaio è stato quindi trasportato a Montreal dove Creaform Metrology Services ha eseguito (in qualità di sponsor) la scansione 3Dper consentire la creazione di un modello del vano motore in SolidWorks.

“L'approccio scelto dal team per affrontare il progetto non sarebbe stato possibile senza la scansione 3D Creaform del vano motore e lo step-file del motore che abbiamo ricevuto da Clarke Powered Solutions. La geometria del modello è risultata incredibilmente accurata, permettendo tolleranze strette quando la motoslitta è stata costruita,” ha detto Shawn Schneider, Presidente di Clarkson SAE Clean Snowmobile.

Il team Clarkson SAE Clean Snowmobile è ritornato all'inizio di quest'anno dalla Michigan Technological University con un primo posto nella Classe diesel della competizione annuale "SAE Clean Snowmobile".

“Riuscire a fare esattamente quello che abbiamo fatto senza la scansione del vano motore, sarebbe stato praticamente impossibile,” ha aggiunto il sig. Schneider.

Il team ora può proseguire lo sviluppo e migliorare il robusto design su CAD in vista delle prossime quattro competizioni, fino a quando si utilizzerà un nuovo telaio nel 2025.