Student race team produces 3D printed mold for highly complex part in just five hours, compared to three weeks lead time with conventional aluminum molds

Significant weight reduction of 60 percent achieved results in higher performance on the track

Stratasys FDM sacrificial tooling enables the team to produce carbon fiber composite intake manifolds with a complex geometry in a single manufacturing operation

Minneapolis & Rehovot, Israel, March 7, 2018 – Stratasys (NASDAQ: SSYS), a global leader in applied additive technology solutions, has announced that student motorsport team Tecnun is slashing the time taken to create complex end-use race parts while significantly reducing their weight by using Stratasys’ 3D printed sacrificial cores to innovate composite part production.

Tecnun, the Formula student team from the University of Navarra in Spain, designs and manufactures its own Formula Student race cars that compete each year at the Formula Student International competition. Harnessing Stratasys’ additive manufacturing technology through the its local reseller, Pixel Sistemas, Tecnun is now able to produce extremely complex 3D printed molds for key race parts in a matter of a few hours, compared to three weeks when using traditionally-manufactured aluminum molds.

Importantly, using the time saved during production, the team is able to make further iterations to its designs and develop final carbon fiber parts that are 60 percent lighter than conventional production methods, thereby increasing the cars’ performances on the track.

As Javier Aperribay, Technical Director of Tecnun Motorsport, explains, crucial to success and one specific area in which Stratasys’ technology can be successfully deployed, is the design of the intake manifold – a component vital to ensuring enough air reaches the engine cylinders in order to increase speed.

“Manufacturing an intake manifold is extremely complex as it comprises several important components critical to the air distribution along the four intake manifolds,” Aperribay says. “We aim to create intake manifolds in carbon fiber composites, but we’re well aware that manufacturing such a part requires a mold to lay-up the composite materials and create the final part.”

“CNC machining is used to produce the mold in aluminum, however this is typically an inflexible and costly process and on top of that, any subsequent design revisions applied to the mold delay projects and add extra costs,” he adds.

Invariably hamstrung by tight production schedules and budgetary constraints, Tecnun has in the past tested various other additive manufacturing technologies as faster and cheaper alternatives to produce the lay-up tool. However, it found that the plastics were not strong enough and broke during the lay-up process.

Working with Pixel Sistemas using a Stratasys Fortus 450mc Production 3D Printer, Tecnun is now successfully producing mold tools for parts like the intake manifold. This is 3D printed in ST-130 sacrificial tooling material, before the carbon fiber composite material is wrapped around the mold. Once cured, the internal sacrificial core is washed away, leaving the final composite part.

Complex part production down from three weeks to five hours using FDM sacrificial tooling

“Using Stratasys FDM sacrificial tooling allows us to make the intake manifold from carbon fiber instead of heavier, less efficient materials,” says Aperribay. “The superior soluble characteristic of the ST-130 material enables a more complex shape of the intake manifold compared to aluminum molds, removing the need to assemble all the individual components. We can now 3D print molds for the intake manifold in just five hours, as opposed to the three weeks lead time associated with conventional aluminum molds.”

According to Aperribay, the team is also impressed with the performance of the 3D printed sacrificial core molds during the carbon fiber lay-up and curing processes.

“We find that the material performs in high temperatures of up to 121°C and, at certain temperatures, pressures of up to 620 kPa throughout curing,” he says. “Unlike the previous additive polymer materials, we tested, the mold doesn’t break, and the quality of the resulting carbon fiber composite intake is fantastic.

“Using this technology has facilitated the optimal combustion reaction and has seen us increase performances on the track”, says Aperribay “Moving forward, there is very little doubt that FDM sacrificial tooling will play a crucial role in overcoming our ongoing engineering challenges.”

“Tecnun’s use of 3D printed sacrificial cores to reduce production times and increase part complexity – and their use of this time-saving for further design iterations to produce what are ultimately much lighter parts – mirrors the way some of professional motorsport’s best-known teams are also benefitting from our technology,” says Andy Middleton, President, EMEA, Stratasys. “For us, it is thrilling to see tomorrow’s engineers embrace this technology so successfully as the rise of additive manufacturing continues within the automotive sector.”

L’équipe étudiante de course automobile produit des moules imprimés en 3D pour des pièces très complexes en cinq heures seulement, alors que le délai aurait été de trois semaines avec des moules en aluminium conventionnels

Une réduction significative du poids de 60 % a permis d’obtenir de meilleures performances sur la piste

Grâce à l’outillage sacrificiel FDM de Stratasys, l’équipe peut produire des collecteurs d’admission composites en fibre de carbone à géométrie complexe en une seule opération de fabrication, sans assemblage de composants individuels

Minneapolis & Rehovot, Israël, 8 mars 2018 – Stratasys (NASDAQ: SSYS), l’un des principaux fournisseurs mondiaux de solutions technologiques additives appliquées, a annoncé que grâce aux noyaux sacrificiels imprimés en 3D de Stratasys, l’équipe étudiante de sport automobile, Tecnun, réduit considérablement leur poids et les délais de fabrication de pièces finales complexes  en composites.

Tecnun, l’équipe de course automobile de l’Université de Navarre (Espagne), conçoit et fabrique ses propres voitures de course afin de participer à chaque édition de la course Formula Student International. Grâce à la technologie de fabrication additive de Stratasys procurée par le revendeur local de la société Pixel Sistemas, Tecnun est maintenant en mesure d’utiliser des moules imprimés en 3D pour les pièces clés extrêmement complexes.

Cette opération est réduite à quelques heures, alors qu’il aurait fallu trois semaines en utilisant des moules en aluminium fabriqués de façon traditionnelle. Fait important, le gain de temps en production permet à l’équipe de réaliser davantage d’itérations de ses conceptions et de développer des pièces finales en fibre de carbone 60 % plus légères que selon les méthodes de production conventionnelles, ce qui améliore les performances de la voiture sur la piste.

Comme l’explique Javier Aperribay, directeur technique de Tecnun Motorsport, la réussite du projet, dépend en grande partie de la conception du collecteur d’admission, un élément essentiel pour s’assurer qu’une quantité suffisante d’air atteint les cylindres du moteur afin d’augmenter la vitesse.

« La fabrication d’un collecteur d’admission est extrêmement complexe, car elle inclut plusieurs composants importants, critiques pour la distribution de l’air dans les quatre collecteurs d’admission », explique M. Aperribay. « Notre but est de créer des collecteurs d’admission en matériaux composites en fibre de carbone, mais nous sommes bien conscients que la fabrication d’une telle pièce nécessite un moule pour déposer les matériaux composites et créer la pièce finale.

« Nous recourons à l’usinage CNC pour produire le moule en aluminium, mais il s’agit d’un procédé peu flexible et coûteux et, de plus, toute révision de conception subséquente appliquée au moule retarde les projets et entraîne des coûts supplémentaires », ajoute-t-il.

Lassée des contraintes liées aux délais de production serrés et aux restrictions budgétaires, l’équipe Tecnun a testé par le passé d’autres technologies de fabrication additive, à la recherche de solutions alternatives plus rapides et moins coûteuses pour produire l’outil de superposition. Cependant, il s’est avéré que les plastiques n’étaient pas assez résistants et qu’ils se sont brisés pendant le processus de superposition.

En collaboration avec Pixel Sistemas (représentant Stratasys en Espagne) , qui à imprimé avec une imprimante 3D Fortus 450mc de Stratasys, Tecnun utilise maintenant des moules pour des pièces comme le collecteur d’admission. Ils ont été imprimés en 3D dans du matériau d’outillage sacrificiel ST-130, avant que le matériau composite en fibre de carbone ne soit enroulé autour du moule. Une fois durci, le noyau sacrificiel interne est lavé, révélant la pièce finale composite.

Production de pièces complexes en cinq heures au lieu de trois semaines grâce à l’outillage sacrificiel FDM

« L’utilisation de l’outillage sacrificiel FDM de Stratasys nous permet de fabriquer le collecteur d’admission en fibre de carbone plutôt qu’avec des matériaux plus lourds et moins efficaces », explique M. Aperribay. « Par rapport aux moules en aluminium, le matériau ST-130 hautement soluble permet d’obtenir une forme plus complexe pour le collecteur d’admission, ce qui évite l’assemblage tous les composants individuels. Nous pouvons maintenant imprimer en 3D des moules pour le collecteur d’admission en seulement cinq heures, alors qu’il aurait fallu trois semaines avec des moules conventionnels en aluminium ».

Selon M. Aperribay, l’équipe est également impressionnée par les performances des moules à noyaux sacrificiels imprimés en 3D lors des processus de superposition et de durcissement de la fibre de carbone.

« Nous constatons que le matériau résiste à des températures élevées pouvant atteindre 121° C et, à certaines températures, des pressions allant jusqu’à 620 kPa pendant le durcissement », dit-il. « Contrairement aux matériaux polymères additifs que nous avons testés auparavant, le moule ne se brise pas et la qualité du collecteur composite en fibre de carbone est fantastique.

« L’utilisation de cette technologie a facilité une réaction de combustion optimale et nous a permis d’améliorer les performances sur la piste », déclare M. Aperribay. « Il ne fait aucun doute que l’outillage sacrificiel FDM jouera un rôle crucial dans la résolution de nos défis d’ingénierie futurs ».

« L’utilisation par Tecnun de noyaux sacrificiels imprimés en 3D pour réduire les délais de production et augmenter la complexité des pièces, et le fait que ce gain de temps leur permette de réaliser d’autres itérations de conception, afin de produire des pièces beaucoup plus légères, illustre la façon dont certaines des équipes les plus renommées du sport automobile professionnel profitent également de notre technologie », explique Andy Middleton, président, EMEA, Stratasys. « Nous sommes ravis de constater que l’adoption de cette technologie permet aux futurs ingénieurs de réussir leurs projets, alors que la fabrication additive est de plus en plus utilisée dans le secteur automobile ».

Minneapolis y Rehovot, Israel, 8 de marzo de  2018 – Stratasys (NASDAQ: SSYS), una compañía líder mundial en soluciones de tecnología aditiva aplicada, ha anunciado hoy que Tecnun, un equipo de automovilismo formado por estudiantes, ha reducido considerablemente el tiempo y el peso necesario para crear piezas finales en automóviles de carreras, utilizando núcleos desechables impresos con tecnología Stratasys para producción de piezas de materiales composite.

Tecnun, el equipo de carreras de automóviles de la Universidad de Navarra, España, diseña y fabrica todos los años sus propios automóviles que participan en la competición internacional de Formula Student. Gracias a la tecnología de fabricación aditiva de Stratasys proporcionada por el distribuidor local de la empresa, Pixel Sistemas, Tecnun puede recibir moldes complejos impresos en 3D para piezas clave del automóvil en unas pocas horas, en vez de las tres semanas que se necesitan cuando se usan moldes de aluminio fabricados con métodos tradicionales.

Además, el equipo utiliza el tiempo que se ahorra durante la producción para realizar más iteraciones del diseño y desarrollar piezas finales de fibra de carbono que son un 60 % más ligeras que las fabricadas con los métodos convencionales, lo que mejora el rendimiento del automóvil en la pista.

Como explica Javier Aperribay, director técnico de Tecnun Motorsport, el diseño del colector de admisión, un componente esencial para asegurar un flujo de aire suficiente a los cilindros del motor a fin de aumentar la velocidad, es vital para el éxito del proyecto y es también un campo en el que se puede aplicar perfectamente la tecnología de Stratasys.

«La fabricación de un colector de admisión es un proceso muy complejo, pues requiere varios componentes importantes, esenciales para la distribución del aire por los cuatro colectores de admisión», explica Aperribay. «Queremos producir colectores de admisión en materiales composite de fibra de carbono, pero sabemos muy bien que para fabricar una pieza así se necesita un molde y así poder crear la pieza final».

«Utilizamos mecanizado por CNC para producir el molde en aluminio, pero se trata de un proceso costoso y poco flexible. Además, cualquier revisión de diseño que se aplique al molde retrasa los proyectos y supone costes adicionales», indica.

Condicionados siempre por los ajustados calendarios de producción y las limitaciones de presupuesto, Tecnun había probado ya otras tecnologías de fabricación aditiva en busca de alternativas más rápidas y económicas para producir la herramienta de moldeo. Pero descubrió que los plásticos no eran lo suficientemente resistentes y se rompían durante el proceso de moldeo.

En colaboración con Pixel Sistemas y utilizando una impresora 3D Stratasys Fortus 450mc Production, Tecnun puede diseñar de manera satisfactoria herramientas de moldeo para piezas como el colector de admisión. Se imprime en 3D en material desechable ST-130, antes de envolver el molde en material composite de fibra de carbono. Una vez curado, se retira el núcleo desechable interno, dejando la pieza final de material composite.

Reducción del tiempo de producción de piezas complejas de tres semanas a cinco horas utilizando herramientas desechables de FDM

«Al utilizar núcleos solubles FDM de Stratasys, podemos realizar el colector de admisión en fibra de carbono en vez de tener que utilizar materiales más pesados y menos eficaces», comenta Aperribay. «Si lo comparamos con los moldes de aluminio, la excepcional solubilidad del material ST-130 nos permite dar una forma más compleja al colector de admisión, lo que elimina la necesidad de montar todos los componentes individuales. Ahora podemos imprimir en 3D los moldes para el colector de admisión en solo cinco horas; nada que ver con los plazos de tres semanas asociados a los moldes de aluminio convencionales».

Según Aperribay, el equipo también está impresionado por el rendimiento de los moldes de núcleo desechable impresos en 3D durante los procesos de moldeo de fibra de carbono y curado.

«Hemos descubierto que el material ofrece unos resultados muy buenos a altas temperaturas de hasta 121 °C y, a determinadas temperaturas, con presiones de hasta 620 kPa durante el curado», comenta. «Al contrario que con los demás materiales de polímeros aditivos que probamos, el molde no se rompe y la calidad del colector de admisión de fibra de carbono resultante es fantástica».

«Esta tecnología ha facilitado la reacción de combustión óptima y nos ha permitido mejorar el rendimiento en la pista», afirma Aperribay. «No cabe duda de que los materiales desechables FDM desempeñarán un papel esencial a la hora de superar nuestros retos de ingeniería».

«El uso que hace Tecnun de los núcleos desechables impresos en 3D para reducir los plazos de producción y aumentar la complejidad de las piezas, y el hecho de que emplee el tiempo que ahorra en realizar más iteraciones del diseño para producir piezas mucho más ligeras, refleja la forma en que algunos de los principales equipos automovilísticos profesionales aprovechan nuestra tecnología», explica Andy Middleton, presidente, EMEA, Stratasys «Para nosotros es emocionante ver que los ingenieros del mañana adoptan con tanto éxito la fabricación aditiva, una tecnología que cada vez se emplea más en el sector de la automoción».