Besøg på Renault F1 fabrikken i Enstone - del 2/3

I den første artikel så vi billeder fra 3D design rummet, hvor alle dele af racerens chassis blev tegnet. Når en tegning er færdig kan ingeniøren udføre en række simuleringer på komponenten for at måle på vindeffekter og på styrkemålinger ved forskellige belastninger. Det er dog altid på racerbanen at den endelige test skal udføres, før en komponent er 100% klar.

Når en komponent er designet færdig, kan den (bl.a.) realiseres på følgende 3 måder

• Advanced Device Manufacturing, eller 3D print


• CNC fræsning i metal


• Kulfiber-produktion

3D print (ADM)
Advanced Device Manufacturing (AMD) er den proces som man normalt kalder for 3D print.

Renault billeder fra Enstone. 3D print afdelingen.
Copyright Renault F1

Renault har i mange år brugt 3D print til at udforme plastik-dele til brug i vindtunnellen. Med 3D print bygges komponenten op ét lag ad gangen og dermed kan man bygge støttestrukturer og specielle huller, som ikke er mulig at gøre når man støber plastik.

Renault billeder fra Enstone. 3D printere
Copyright Renault F1

I de seneste år har Renault også forsket i samarbejde med Boeing om at printe kulfiber-dele. De har den fordel at de er lettere end plastik og mere varmebestandige. De samme gælder når der printes i aluminium. Dette sker ved at det printes med en smeltet masse som indeholder små aluminiums-perler.


CNC afdelingen, metal
Så snart et design af en metal-del er tegnet færdigt, kan den gøres til virklighed i Renault F1s CNC afdeling. Hér fræses metalblokke af jern, aluminium og andre letvægtsmetaller ud til den form som en designer eller ingeniør har specificeret.

Renault billeder fra Enstone. CNC maskiner på fabrikken
Copyright Renault F1

Dette kan gøres med kort varsel da Renault F1 har 6 helt nye CNC-maskiner fra Mikron, som supplement til den meget store CNC afdeling som i forvejen fandtes på fabrikken.


CNC afdelingen, kulfiberforme
Renault har investeret i 2 stk af verdens største 5-akse CNC maskiner. Disse bruges til at bygge de forme som skal bruges til de største kulfiberforme. Formene bruges til monocoquen, racerens gulv og andre større kulfiber-dele på chassiset.

Renault billeder fra Enstone. Verdens største 5-akse CNC maskine som bl.a. bruges til at lave støbeforme til monocoque-delen af raceren, hvor køreren sidder
Copyright Renault F1

CNC maskinen kan fræse blokke ud med meget høj præcision. Blokken er et hårdt materiale som er stift og holder formen ved bestemte temperaturer. Desuden påvirkes materialet meget lidt af fugt, så teamet er sikker på at slutresultatet bliver en kulfiber-del med præcis det ønskede mål.

Formene produceres ved at fræse to blokke ud, til hver sin side af formen. Indersiderne af formene fores med kulfiber og epoxy. Derefter "bages" formen i autoklaven (En ovn med høj varme og højt tryk, red.). Når de to forme er færdige, kan den endelige komponent bygges ved at lægge den rå kulfiber ind i formen og presse det hele sammen mens det ligger i autoklaven.

Denne metode er tidskrævende og dyr men giver en meget stor præcision (brøkdele af en millimeter), hvilket er altafgørende når hele raceren skal samles og passe sammen på brøkdele af en millimeter.

Renault billeder fra Enstone. Raceren samles
Copyright Renault F1

Til 2019-sæsonen bygger Renault F1 19 komplette racere, hvor kulfiber-monocoquen er en af de største enkeltdele. Udfordringen for hele produktionen i enstone er at altid have 4 komplette chassiser klar til race-teamet.


Kulfiberproduktion
Kulfiber er lettere og stærkere end jern - derfor bruges det overalt på en Formel 1 racer. Udfordringen er at alle komponenter skal støbes i forme, der skal bygges først. Det rå kulfiber minder om stift stof og kan klippes med en saks.

Renault billeder fra Enstone. Kulfiber produktion på fabrikken.
Copyright Renault F1

For at opnå den ønskede styrke, så skal de rå fibre placeres i formen på en bestemt måde og stykkerne skal overlappe helt præcist. Dette beregnes på en computer, som skærer kulfiberstykker ud med en maskine som også bruges til at skære stof ud med. Derefter viser computeren - med en laser - hvorhenne i formen at arbejderne skal lime stykket fast. Stykkerne limes fast med epoxy-lim, som lugter meget karakteristisk.

Når alle stykkerne er placeret i formen, lægges den anden del af formen ovenpå og så skal hele delen bages i autoklaven, før den er færdig. Renault F1 har 3 store autoklaver i forskellige størrelser, og der kan bages mange komponenter ad gangen.

Renault billeder fra Enstone. Fabrikkens største autoklave set indefra. Hér bages kulfiberdele så epoxy-limen hærder.
Copyright Renault F1

Kulfiber-dele kan designes til at være stærke overfor kræfter i bestemte retninger, hvilket er praktisk i motorsport hvor man altid ved hvor præcis en del skal være stærk. På den måde kan vægten optimeres i langt højere grad end det er muligt med massive metal-dele.


BMF1.dk har tidligere skrevet om kulfiber-produktion. Se relaterede artikler til denne artikel.


X-ray (Røntgen) validering
Renault F1 har længe haft et samarbejde med Yxlon om at røntgenfotografere dele efter brug for at se om der skulle være opstået skader i metallet eller indvendigt i konstruktionen, uden at skulle bore huller i den del man ønsker at undersøge.

For nylig har fabrikken i Enstone fået sit eget interne røntgen-apparat fra Yxlon. Med dette apparat kan man straks gennemlyse en komponent og undersøge den. Hvis der skal analyseres yderligere, så kan softwaren bag røntgen-apparetet opbygge en 3D model som en ingeniør efterfølgende kan gennemse, lag for lag. Dette kan gøres på en times tid for en mindre komponent.


Røntgen bruges i tre vigtige processer på fabrikken.
Den første proces er når en del er blevet fræset i en CNC-maskine og man vil sikre at der ikke er skjulte fejl eller revner i metallet.

Den anden proces er at verificere den indvendige konstruktion af en 3D-printet komponent. Når en kompleks komponent er 3D-printet, er det ikke muligt at se det indvendige design, uden at skære den op eller bore inspektions-huller. Dette ødelægger ofte den del man vil inspicere og man ønsker ikke at gøre dette med samtlige komponenter der skal bruges på racerbanen.

Den tredje proces er når en del af raceren er blevet brugt i det antal kilometer som den er specificeret til at kunne holde. Så bliver den taget ud af brug og skal inspiceres for at se om fremtidige komponenter skal konstrueres anderledes.


Næste gang...
I den tredje og sidste del kigger vi på hvordan Renault tester hjulophæng ud fra friske løbsdata og hvordan en vindtunnel fungerer.

Vi slutter af med at kigge på Renaults OPS room (Operations, red.) hvor hele fabrikken står klar til at hjælpe teamet på banen via video og live-telemetri.