Design de um compartimento de motor para adequar um motor a diesel em uma motoneve movida a gasolina

Aplicações: Engenharia reversa
Indústrias: Automotivo/transporte

O complexo trabalho de integrar um motor a diesel industrial em um chassi de uma motoneve movido a gasolina com o intuito de reduzir o ruído e eliminar as emissões, mas mantendo ou aumentando a velocidade e o desempenho, não pode ser feito corretamente sem a medição das geometrias extremamente complexas com tecnologias de ponta para obter uma base precisa e usar as tolerâncias corretas.

Como a base estrutural da motoneve pode ser modificada para se adequar ao motor diesel, mantendo a integridade estrutural do chassi?

Substituir toda a estrutura de suporte, trocar o cárter de óleo ou usar um sistema de óleo de cárter seco parecem ser opções caras e complexas que podem resultar em possíveis problemas de confiabilidade. Consequentemente, os engenheiros tiveram que encontrar uma maneira de projetar o compartimento do motor (ao redor do motor) para adequar o motor a diesel industrial sem ter que alterar o design do cárter. Uma etapa crucial para isso é a medição do motor atual, do encaixe do motor e do compartimento do motor. Isso deve ser feito com instrumentos de medição muito precisos, pois várias pequenas folgas devem ser envolvidas no projeto

Como medir com precisão a fundição de alumínio, peça com geometria complexa do compartimento do motor que contém uma variedade de formas?

Para modificar a base estrutural da motoneve com o intuito de adequar o motor e manter a integridade estrutural do chassi é essencial medir todos os ângulos e todas as superfícies da peça fundida. Os engenheiros precisam saber a risca as tolerâncias corretas entre o motor e o compartimento do motor. Infelizmente, nem todas essas tolerâncias podem ser obtidas com precisão com ferramentas tradicionais.

Embora as ferramentas de medição tradicionais sejam úteis em outras áreas de desenvolvimento, quais outras soluções poderiam ser usadas quando paquímetros não são suficientemente precisos e versáteis?

Paquímetros e ferramentas de medição tradicionais não são capazes de chegar em áreas específicas das superfícies que precisam ser medidas ou não fornecem dados precisos o suficiente para a tarefa em questão. Como o compartimento do motor contém geometrias bastante complexas, uma solução de medição mais VERSÁTIL E PRECISA é necessária para capturar dados que evidenciassem as tolerâncias corretas e fornecessem os limites precisos para um ajuste rápido e eficiente.

Por mais crucial que seja, a primeira fase do desenvolvimento pode ser longa e tediosa. Como a equipe pode reduzir o número de iterações normalmente necessárias durante a concepção e, dessa forma, não se sobrepor em outros estágios de desenvolvimento?

Medir a geometria complexa do compartimento do motor com ferramentas tradicionais poderia levar a erros de composição, o que exigiria várias iterações de projeto e fabricação para que todos os componentes de montagem fossem obtidos com precisão. Para reduzir o número de iterações envolvidas no curso do projeto, soluções de medição corretas devem ser priorizadas. Dessa forma, economiza-se um tempo precioso e as demais etapas do desenvolvimento podem seguir sua sequência lógica.

Soluções: Tecnologias de digitalização 3D de alta resolução, precisas versátil e rápidas

A melhor maneira possível de evitar a troca do cárter ou o uso de um sistema de cárter seco é projetar uma estrutura de suporte para o motor que se encaixe o mais firmemente possível, dada a geometria complexa do compartimento do motor. A tecnologia de digitalização 3D é, sem dúvida, a solução ideal para capturar dados que evidenciariam as tolerâncias corretas e fornecem os limites adequados para um ajuste rápido e eficiente.

A precisão dessa tecnologia é demonstrada pelo nível de conforto e confiança que os engenheiros têm com algumas folgas extremamente apertadas no modelo CAD, que revelaram-se perfeitas após o suporte do motor foi fabricado.

Um recurso importante para as equipes de design e desenvolvimento é o alto nível de detalhes fornecidos pelas câmeras de alta resolução para a geometria. A qualidade da digitalização é essencial para enxergar as discrepâncias entre as superfícies digitalizadas e reais dos componentes.

A versatilidade é obtida com as avançadas tecnologias ópticas e volumes de digitalização sem limites. Graças a isso, os escâneres 3D podem medir qualquer peça, independentemente do tamanho, forma, material, acabamento de superfície e complexidade.

A velocidade é definida com o recurso de malha instantânea, onde a malha gerada já é iluminada e processada, pronta para ser perfeitamente integrada no software CAD ou de impressão 3D.

Escâneres 3D de alta precisão como o HandySCAN 3D ou o Go!SCAN 3D, bem como as plataformas de software VXModel e Polyworks, são ótimos exemplos de soluções de digitalização de alta resolução, precisas, versáteis e rápidas.

Benefícios: Com alta resolução, precisão, versatilidade e velocidade, o desafio de adequar um motor a diesel em uma motoneve movido a gasolina pode ser alcançado dentro do prazo e do orçamento

Além de uma reengenharia limpa, os diversos resultados que os engenheiros obtêm ao testar seu novo design são a prova definitiva de sua realização. As tecnologias de digitalização 3D contribuem para os seguintes benefícios, todos essenciais para vencer uma competição limpa de motoneve:

Design seguro e robusto
A precisão das digitalizações 3D é um fator importante no design seguro e robusto de uma motoneve movida a diesel. Graças ao resultados confiáveis gerados pelos escâneres 3D e as tecnologias de digitalização para CAD, os engenheiros conhecem as tolerâncias corretas entre o motor e o compartimento do motor. Assim, eles se sentem confortáveis para modificar a base estrutural da motoneve afim de adequar no motor. Eles sabem que não alterarão a integridade estrutural do chassi.
Processo de design optimizado
Visto que os escâneres 3D podem capturar muitos dados da superfície completa (não apenas de pontos discretos) sem necessidade de programação ou preparação, os projetistas e engenheiros poupam tempo durante o processo de design ao minimizar o número de iterações necessárias na concepção (e fabricação) de componentes de montagem.
Melhor desempenho
Pode-se pensar que modificar a base estrutural de uma motoneve com o intuito de limitar o ruído e eliminar as emissões seria feito em detrimento da velocidade e do desempenho. Graças à engenhosidade dos engenheiros e com a ajuda de escâneres 3D, foi possível medir peças geométricas complexas com várias formas e contornos e assim chegar mais perto do objetivo. Com os escâneres 3D, engenheiros e projetistas são agora capazes de fazer ajustes em componentes que antes eram simplesmente impossíveis de medir, adicionando desempenho e robustez às motoneves.

A equipe Clarkson SAE Clean Snowmobile envolve aproximadamente 20 alunos de uma ampla variedade de programas de graduação em projetos de alunos para experiência em engenharia e design. Seu projeto mais recente foi projetar e construir uma motoneve movida a diesel em um ano, o que é um feito impressionante.

Com uma pequena ajuda da Polaris Industries, a equipe recebeu um chassi Polaris Titan Adventure 2020 para iniciar as modificações. O redesenho também envolveu a escolha de um novo motor diesel: o Caterpillar C1.1 de 3 cilindros e 4 tempos. O chassi foi então transportado para Montreal, onde a Creaform Metrology Services executou (como patrocinadora) a digitalização 3D para permitir a modelagem do compartimento do motor no SolidWorks.

“A forma como nossa equipe fez este projeto não teria sido possível sem a digitalização 3D do compartimento do motor realizado pela Creaform e o arquivo STEP do motor que recebemos da Clarke Powered Solutions. A geometria do modelo era incrivelmente precisa, o que permitiu que várias instâncias de folgas estreitas fossem bem-sucedidas depois da motoneve ter sido fabricada”, disse Shawn Schneider, presidente da Clarkson SAE Clean Snowmobile.

A equipe Clarkson SAE Clean Snowmobile retornou da Michigan Technological University no início deste ano anunciando um primeiro lugar no anual SAE Clean Snowmobile Challenge na modalidade Diesel Utility Class.

“Fazer exatamente o que fizemos sem uma digitalização do compartimento do motor teria sido quase impossível”, acrescenta Schneider.