Fransız lüks markası, Bugatti Bolide’nin yapımında kullanılan son derece hassas 3D baskılı bileşenlerin geliştirilmesiyle teknolojik liderliğini genişletiyor.
Betonarme bir kolon kadar güçlü olan ultra hafif bileşenler hayal edin. Yenilikçi Bugatti mühendislerinin öncülük ettiği teknoloji sayesinde artık bu mümkün. Yeni geliştirilen 3D baskılı itme çubuğu – Şase alanında basınç yüklü bir bağlantı çubuğu – sadece 100 gram ağırlığında ve 3,5 tona kadar kuvvetleri iletebiliyor. İç destek kemerine sahip içi boş titanyum yapı inanılmaz bir güç sağlıyor ve Bugatti’nin uzmanlığının ortaya koyduğu bir başka mühendislik atılımı.
Bu yeni proje, Bugatti’nin Yeni Teknolojiler bölümünde doktora öğrencisi olan ve 2017’den beri yenilikçi metal malzemeler ve üretim süreçleri geliştiren Henrik Hoppe tarafından yürütülüyor. Yüksek lisans tezini, ağırlığı optimize edilmiş Chiron üretim bileşeninden yüzde 43 daha hafif ve aynı derecede sert olan 3D baskılı titanyum fren kaliperi için bir hesaplama metodolojisi üzerine yazdı. “Seçici lazer eritme olarak bilinen ve yaygın olarak 3D baskı olarak bilinen süreç sayesinde, içten sertleştirilmiş yeni, içi boş, ultra karmaşık bileşenler üretilebilir ve bunlar çok hafif olmakla birlikte son derece sert ve güçlüdür. Hiper spor otomobillerimizde giderek artan sayıda bileşen için bu avantajlardan yararlanıyoruz” diye açıklıyor Hoppe.
Endüstri mühendisi doktora tezinde bir adım daha ileri gidiyor. Hoppe, konseptten teslimata kadar üretim süreci zincirinin tüm döngüsüyle ilgili maliyet ve zaman yoğunluğu nedeniyle yeni bir sisteme öncülük ediyor. Hoppe bu sistemi, otomotiv üretimi için işlevsel 3D baskılı metal bileşenlerin ticari ve teknolojik potansiyelini belirlemek için kullanıyor ve bu potansiyeli belirli parçalara yönelik uygulamalarla geliştirebiliyor. Daha önce bu tür bileşenler ağırlıklı olarak havacılık ve uzay sektöründe kullanılıyordu.
Karmaşık, kemik benzeri bir yapıya sahip 3D baskılı bileşenler
Bugatti, karmaşık üç boyutlu yapılara sahip bileşenleri geliştirmek için rutin olarak bu yenilikçi 3D baskı teknolojisini kullanıyor. Fransız lüks üretici, basılı bileşenlere kemik benzeri bir yapı kazandırmak için biyonik alanındaki ilkeleri uyguluyor: ince duvarlar, içi boş bir iç kısım ve ince dallanma. Bileşenler, sadece 0,4 milimetreye varan duvar kalınlıklarıyla düşük ağırlıklarına rağmen olağanüstü sertliklerini tam da bu şekilde elde ediyor. Henrik Hoppe, “Otomobillerimizin ağırlığını azaltmaya devam ederken, akla gelebilecek her alanda yenilikçi özelliklerini artıracağız” diye açıklıyor. Mühendis, tasarımdan üretime ve araca montaja kadar her bir adımı tek tek tasarlar, planlar ve tüm hesaplamaları yapar. Bu aynı zamanda bileşenlerin üretimi için ticari fizibilitenin değerlendirilmesini de içeriyor. “Bugatti malzemeler, üretim süreçleri ve bileşenler açısından en yüksek kalite standartlarını talep etse de, bunların ticari olarak uygulanabilir olması gerekir” diye ekliyor.
Bugatti 3D baskıda liderliği ele geçiriyor
Bugatti, metal 3D baskı alanında teknolojik lider konumunda. Chiron’un üretimine başlandığından bu yana, hiper spor otomobil endüstrinin ilk seri üretim metal 3D baskılı işlevsel bileşeniyle donatıldı: şanzıman sıvısı haznesinin yanında küçük, su taşıyan yüksek basınçlı bir pompa konsolu. 2018 yılında, dünyanın en büyük 3D baskılı titanyum bileşeni olan titanyum fren kaliperi Bugatti tarafından sunuldu. Bunu, 3D baskılı titanyum ve sarmal karbondan yapılmış dünyanın en büyük hibrit fonksiyonel düzeneği izledi. Bugatti Yeni Teknolojiler Başkanı Frank Götzke, “Bu bileşenler son derece hafif, sağlam ve dayanıklıdır ve bu nedenle üretim araçlarında kullanım için kesinlikle uygundur” dedi.
Yeni malzemeler ve üretim süreçleri, Ekim 2020’nin sonlarında dünya prömiyerini yapan Bugatti Bolide teknoloji taşıyıcısında kullanılıyor. “Yarış otomobili formunda deneysel bir araç olan Bolide, bir gösteri aracı değil; Bugatti’nin eksiksiz teknolojik uzmanlığının tavizsiz bir şekilde yola hazır bir özü. Bugatti meraklıları bu son teknolojileri gelecekte başka araçlarda da bulacaklar” diyor Frank Götzke.
Bugatti, tıpkı motor sporlarında kullanılan turbofanlarda olduğu gibi, ultra hafif magnezyum dövme jantlara radyal kompresörler eklemenin bir yolunu bulmuştur. Görünüşleri jantlara benzemekle birlikte birden fazla işlevi yerine getirirler: havayı frenler aracılığıyla jant yuvalarından dışarı pompalarlar ve sıcak havayı dışarıya çekerler. Bu şekilde turbofanlar frenleri soğutur ve kalkışı en aza indirir. Bilinen tek malzemeli çözümlerin aksine, Bolide bileşenleri hibrit bir yapıya sahiptir. Bu, 0,48 milimetre kalınlığında 3D baskılı titanyumdan yapılmış merkezi bir çanak ve yine karbondan yapılmış küçük iç kanatları olan 0,7 milimetre kalınlığında bir karbon plakadan oluşur. Genişliği 0,48 milimetre olan çapraz parçalar, sadece 100 gram ağırlığındaki merkezi titanyum çanağın sertliğini daha da artırıyor. Tüm bunlar, arka tekerleklerdeki 18 inçlik tek bir turbofan için toplam 400 gramın altında bir ağırlığa ulaşıyor (önde 17 inç). Bu, spesifik burkulma direncini ve eğilme sertliğini elde etmenin mümkün olmaması nedeniyle tek malzemeli bir çözümle mümkün olmazdı.
1,8 ton tutmak için 325 gram
3D yazıcıdan çıkan son derece karmaşık bileşenler gizli yerlerde de kullanılıyor. Ön kanadın üç farklı yükseklikte monte edilebildiği bir montaj braketi Bugatti tarafından titanyumdan basılmıştır. İçi boş ve 0,7 milimetre duvar kalınlığına sahip montaj braketi, sadece 600 gram ağırlığıyla 800 kilograma kadar aerodinamik bastırma kuvvetine dayanabiliyor. Arka kanadın 320 km/s hızda 1,8 tona kadar ulaşabilen bastırma kuvveti, Bolide’nin merkezi karbon kanatçığı aracılığıyla yüksek mukavemetli paslanmaz çelik arka çerçevenin üst sonlanmasını oluşturan üst yapısal matrise aktarılır. Bu merkezi kanatçığın içinde, kanatçığı kanada bağlamak için lamine edilmiş ve basılmış bir titanyum bileşen bulunmakta olup, bunun açısı bir bağlantı çubuğu vasıtasıyla ayarlanabilmektedir. Sertliğine rağmen ağırlığı sadece 325 gramdır. Mühendisler ayrıca entegre bir gösterge paneli desteğine sahip direksiyon kolonunun montajı için braketi, direksiyon kolonu geçiş beslemesi için destek bileziğini ve aracın iç kısmındaki iki hava menfezini yazdırmak için titanyum kullanıyor. Tüm bileşenler, 0,5 milimetrelik tek tip duvar kalınlığına sahip hafif içi boş yapılar olarak tasarlanmıştır.
Bolide, hem ön hem de arka aksta çift salıncaklı kinematiğe dayalı tekerlek kontrolüne sahiptir. Arka aksta, yaylı amortisör elemanları dikey bir konfigürasyona sahipken, ön aksta hareket yönüne dik açılarda yatay olarak düzenlenmiştir. Yaylar titanyumdan yapılmıştır ve amortisörler bir ayar mekanizmasına ve ön aks amortisörlerine dahili olarak entegre edilmiş bir rezervuara sahiptir. Ön akstaki yatay yaylı amortisör elemanları söz konusu olduğunda, dikey temas kuvvetleri, itme çubukları ve külbütörler aracılığıyla alt salıncak kemikleri üzerindeki döner yatakların hemen yanında bulunan bir bağlantı vasıtasıyla iletilir. Külbütörleri kontrol eden braketler sadece 0,4 milimetre et kalınlığına sahiptir ve her biri sadece 95 gram ağırlığındadır. Külbütörlerin her biri 195 gramın biraz altındadır. Hava tamamen Bolide’nin ön aksından geçtiği için, kinematik bileşenleri – hem 3D baskılı titanyum bileşenler hem de yüksek mukavemetli paslanmaz çelik salıncak kemikleri – son derece hafif, sert ve aerodinamik olarak optimize edilmiştir. Bu ve diğer tüm 3D baskılı elemanların gerilme mukavemeti 1.250 N/mm2’dir. Götzke, “Şirket içinde geliştirilen özel bir ısıl işlem sürecini kullanarak, bu yüksek gerilme mukavemetini aynı anda en az yüzde 19’luk yüksek bir kırılma gerilimi ile elde ediyoruz” diye açıklıyor.
İtme çubuğu sadece 100 gram ağırlığında
Geliştiriciler Bolide’deki itme çubuklarıyla özellikle gurur duyuyor. “Sürüş manevrasına bağlı olarak 3,5 tona kadar ağırlığa eşdeğer bir kuvveti külbütörlere aktarıyorlar. Bununla birlikte, çoklu fikirlerin uygulanması sayesinde, sadece bir kalıp çikolata kadar, yani her biri 100 gram ağırlığındalar” diye açıklıyor Henrik Hoppe. Bugatti geliştiricileri ilk kez ince duvarlı, içi boş çubukların et kalınlığını değiştirdiler. Çubuklar merkeze doğru kalınlaşıyor ve sonra tekrar inceliyor, bu da yerel strese en iyi şekilde adapte oldukları anlamına geliyor. Bir insan kemiğine benzer şekilde, bileşenin bir iç yapısı vardır. Bu özel yapı yakın zamanda patent olarak da tescil edilmiştir.
Bugatti, 3D baskılı titanyum ve seramikten yapılmış hibrit bir bileşen olan egzoz borusu trim kapağında, seri üretimden iyi bilinen, halihazırda ağırlığı optimize edilmiş titanyum egzoz borusu trim kapaklarına kıyasla ağırlığı yaklaşık yarı yarıya azalttı. Uzunluğu 280 milimetreden fazla olan ve sadece 0,5 milimetrelik tutarlı bir duvar kalınlığına sahip olan bileşen, bu nedenle 750 gramdan daha hafif. Seramik malzeme titanyumdan çok daha az etkili bir ısı iletkeni olduğundan, Bugatti titanyum muhafazanın içine yerleştirilen ve kapağı karbon dış kaplamaya göre ortalayan özel seramik elemanlar kullanmıştır, böylece dış kaplama yüksek egzoz gazı sıcaklıklarında bile zarar görmez. Bu termal kalkan aynı zamanda dahili bir Venturi nozülü ile desteklenmektedir: sıcak egzoz gazı egzoz borusu trim kapağına girdiğinde, temiz hava içeri çekilir ve böylece sıcak egzoz gazı akışının etrafında bir soğuk hava ceketi oluşturur. Bu buluşun tamamı Bugatti’nin patent başvurusunda bulunduğu bir buluş.
Bolide’de bulunan hafif bileşenler
Bugatti, birkaç ay önce pist odaklı hiper spor otomobili Bolide’nin lansmanıyla olağanüstü bir teknolojik konsept sundu. İkonik 8.0 litrelik W16 motor, 1,850 PS’ye kadar güç üreterek sadece 1,240 kilogram ağırlığındaki bir otomobile güç sağlıyor. Bu da 0,67 kg/PS gibi inanılmaz bir ağırlık/güç oranı, 500 km/sa’in üzerinde azami hız, mükemmel yol tutuş ve maksimum çeviklik anlamına geliyor. “Bolide’yi bu kadar özel kılan pek çok teknolojik özelliği. Ancak bunlar üretim araçlarına da aktarılabilir. Bugatti 110 yılı aşkın bir süredir etkileyici inovasyonlarıyla farkını ortaya koyduğu ve gelecekte de koymaya devam edeceği için geliştirmeye ve üzerinde çalışmaya devam ettiğimiz şey budur” diyor Frank Götzke.
