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O carro #28 Cummins Diesel Special surpreendeu o mundo das corridas em 1952 ao conquistar a pole position na Indianapolis 500 (Indy 500) com o tempo de volta mais rápido da história. Esse feito, junto com muitas outras inovações do carro, garantiu a ele um lugar de destaque na história das corridas.
Sessenta e cinco anos depois, o #28 foi convidado para o Goodwood Festival of Speed no Reino Unido para participar da lendária subida de montanha de Goodwood, junto com centenas de carros modernos e históricos. Enquanto preparavam o #28, os engenheiros da Cummins descobriram que a bomba d'água estava tão corroída que provavelmente não sobreviveria ao evento. Para que o carro #28 chegasse a Goodwood em condições de funcionamento, ele precisava de uma nova bomba d'água.
A bomba d'água original tinha um design único, específico para o carro #28, o que significava que nenhuma peça de reposição padrão serviria. Para complicar ainda mais, eles tinham que enviar o #28 em poucas semanas, o que tornava os métodos tradicionais de fundição em areia inviáveis para uma peça de reposição, dado o tempo estimado de produção de 10 semanas. Em vez disso, os engenheiros da Cummins recorreram à engenharia reversa e à manufatura aditiva de metais, combinando o software Geomagic Control X e Design X da Oqton com a impressora 3D de metal ProX DMP 320 da 3D Systems, com a ajuda da 3rd Dimension Industrial 3D Printing, uma fabricante de metais de alta qualidade especializada em impressão 3D direta em metal (DMP). A nova bomba d'água foi impressa em 3D em apenas três dias e todo o processo levou cinco semanas em vez de 10.
Uma Página da História das Corridas
O carro #28 foi o primeiro da Indy 500 a ser equipado com um turboalimentador e o primeiro cujas aerodinâmicas foram otimizadas em um túnel de vento. Ele completou suas quatro voltas qualificatórias a uma velocidade média recorde de 138.010 mph.
Desde sua histórica corrida em 1952, o #28 tem sido exibido no Museu do Indianapolis Motor Speedway e na sede corporativa da Cummins. Em 1969, o #28 deu uma volta na pista de Indy antes do início da corrida para marcar a celebração do 50º aniversário da Cummins. A última vez que o #28 correu foi no Goodwood Festival of Speed no final dos anos 1990.
"Quando estávamos preparando o carro para correr novamente pela primeira vez em quase 20 anos, percebemos graves corrosões e erosões na bomba d'água," disse Greg Haines, líder de design e desenvolvimento do motor X15 e membro da equipe de história e restauração da Cummins. "Em alguns lugares, a carcaça estava corroída completamente e só não vazava por causa dos depósitos minerais que cobriam os buracos. Precisávamos de uma nova carcaça rapidamente se quiséssemos cumprir nosso compromisso de correr com o carro em Goodwood."
Digitalização
Os engenheiros da Cummins começaram digitalizando a carcaça da bomba d'água existente com um scanner de tomografia computadorizada (CT). Eles escolheram o scanner de CT porque a bomba continha muitos cortes internos e outras geometrias que teriam sido impossíveis de capturar com um scanner a laser ou outra ferramenta de imagem de linha de visão.
Inspeção
Para verificar se os dados da digitalização estavam precisos antes de prosseguir, os engenheiros importaram os dados da nuvem de pontos gerados pelo scanner de CT para o software de inspeção e metrologia Geomagic Control X da Oqton, onde separaram e alinharam as geometrias internas e externas da bomba.
"Para um projeto como este, normalmente separamos a geometria interna da voluta do corpo para modelá-la como um núcleo e fazemos uma comparação com os dados da nuvem de pontos para garantir que todo o nosso trabalho esteja preciso," disse Chris George, líder da equipe de modelagem CAD avançada para design de sistemas da Cummins.
O software Geomagic da Oqton oferece uma solução completa para processar e inspecionar dados de digitalização e convertê-los em um modelo sólido.
Chris George
Líder da Equipe de Modelagem CAD Avançada
Engenharia Reversa
Com uma boa geometria de digitalização para impulsionar o trabalho de design, a Cummins usou o software de engenharia reversa Geomagic Design X da Oqton para converter a nuvem de pontos em um modelo sólido não paramétrico e realizar verificações de ajuste em CAD. Essas verificações ajudaram a equipe da Cummins a determinar as dimensões corretas de montagem para o impulsor e o eixo, e como tudo se encaixaria e vedaria corretamente.
Segundo George, a Cummins utiliza o Geomagic Control X e o Geomagic Design X como seus principais softwares para manipulação de nuvens de pontos. "O software Geomagic da Oqton oferece uma solução completa para processar e inspecionar dados de digitalização e convertê-los em um modelo sólido," diz ele. "Usamos esses softwares em todos os projetos de engenharia reversa que fazemos, o que frequentemente requer reconciliações geométricas, análises de elementos finitos de estrutura e fluxo, e comparações de modelo com digitalização relatadas aos nossos clientes de engenharia."
Projeto
Devido à significativa corrosão da peça original, a Cummins não pôde usar o modelo criado a partir dos dados digitalizados como base para a impressão 3D. Em vez disso, os engenheiros da Cummins importaram o modelo não paramétrico para o software PTC Creo® 3D CAD para servir como um template na criação de um modelo paramétrico. Diante dos danos físicos na bomba digitalizada, a equipe da Cummins precisou tomar decisões informadas ao modelar em 3D a peça de reposição para obter um modelo final funcional.
Impressão 3D
Eles então enviaram o arquivo para a equipe da 3rd Dimension, que fez a limpeza do arquivo, analisou a orientação ideal para a impressão e atribuiu suportes para garantir uma impressão estável. Os engenheiros da 3rd Dimension também fatiaram e hachuraram a peça para definir o movimento do laser durante a construção.
Embora a carcaça original da bomba d'água tivesse sido feita de magnésio para reduzir o peso, a suscetibilidade do magnésio à corrosão após exposição prolongada a água e líquidos de resfriamento foi um grande fator no problema que a Cummins estava tentando resolver. Portanto, a 3rd Dimension fabricou a peça final impressa em 3D usando material de aço inoxidável LaserForm 316-L em uma impressora 3D de metal ProX DMP 320.
Apenas três dias após receber o arquivo 3D da geometria da bomba d'água, a 3rd Dimension enviou à Cummins a carcaça completa da bomba.
Fazendo História nas Corridas Novamente
A carcaça se encaixou perfeitamente com os outros componentes da bomba e proporcionou um desempenho como novo em mais de seis corridas na subida de montanha de Goodwood. Assim como fez em Indy, o #28 encantou os fãs em Goodwood e foi destaque na matéria “As 10 Melhores Coisas que Vimos no Goodwood Festival of Speed de 2017” da revista Car and Driver.
Além de seu papel na celebração do 50º aniversário da Cummins em 1969, o #28 teve um papel de destaque na comemoração do 100º aniversário da Cummins ao realizar uma volta de desfile ao redor da pista antes do início da corrida Indy 500 de 2019.
Resultados
Engenharia reversa, inspeção e impressão 3D da carcaça da bomba d'água realizada 50% mais rápido do que os métodos tradicionais de fundição em areia.
Impressão 3D da carcaça da bomba d'água em apenas 3 dias.
Maior precisão.
O material de aço inoxidável LaserForm 316-L, resistente à corrosão, desempenhou-se como o metal comum.
A bomba teve um desempenho notável no Goodwood Festival of Speed.
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