Collecteurs d'Admission Résistants à la Chaleur Imprimés 3D Donnent un Avantage Compétitif aux Motos de Course

Andrea Pirazzini, fondateur de Help3D, a exploité les imprimantes 3D Formlabs pour concevoir un collecteur d'admission sur mesure pour son pit bike, qui concourt dans la 12 Pollici Italian Cup.

Dans la quête d'une courbe de puissance parfaitement linéaire, Pirazzini a employé des simulations fluidodynamiques pour affiner la géométrie du collecteur, éliminant le besoin de brides de réduction qui peuvent créer des chutes de pression localisées.

En adoptant l'impression 3D, il a pu itérer plusieurs designs à coût minimal, les évaluer le lendemain, et obtenir un avantage de performance sur la piste. Son coéquipier Elia Marescutti a remporté le championnat 2021 sur une moto équipée d'un collecteur imprimé 3D.

La moto du champion S1 Over 2021 comportait un collecteur personnalisé imprimé sur la Form 3.

Rétro-ingénierie du collecteur pour optimiser la performance

Depuis 2012, Pirazzini utilise l'impression 3D pour de petites pièces fonctionnelles sur ses motos. Il a hésité à aborder des composants plus grands, résistants à la chaleur, jusqu'à la disponibilité de la Rigid 10K Resin.

Après un examen approfondi de ses spécifications, il a décidé de défier l'usinage aluminium traditionnel des collecteurs d'admission. Des tentatives antérieures avec du FDM ont échoué à cause de fuites d'air perturbant le fonctionnement du carburateur et la puissance moteur.

Il a commencé par scanner en 3D le moteur quatre temps, deux soupapes du pit bike ainsi que son cadre et carburateur environnants. Les données ont alimenté Autodesk Fusion 360, permettant un dimensionnement et positionnement précis du collecteur pour éviter les collisions avec le cadre ou l'échappement.

En CAO, Pirazzini a aligné le diamètre d'admission de la culasse avec le carburateur, éliminant les marches pouvant causer chutes de pression ou turbulence. Il a aussi conçu des trompettes et conduits d'admission.

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Différentes versions du collecteur d'admission imprimées sur la Form 3 sont présentées ci-dessous.

Lorsque les règles du championnat ont exigé que la puissance soit plafonnée, Pirazzini a modélisé un collecteur limitant les chevaux sans sacrifier la linéarité. Un banc de test lui a permis d'identifier le design optimal pour chaque configuration moteur.

Le résultat a été une courbe de puissance étendue aux régimes supérieurs, atteignant environ 1 CV (≈10 %) de plus qu'un collecteur usiné conventionnel tout en respectant les règlements du championnat.

Utiliser la Rigid 10K Resin pour imprimer des objets résistants à la chaleur

Le collecteur final a été produit sur la Form 3 avec la Rigid 10K Resin à une hauteur de couche de 100 microns, offrant une surface lisse sans lignes de couches visibles. Pirazzini a fini la pièce avec du papier de verre à base d'eau, pratique courante pour les impressions SLA qui obtiennent l'étanchéité inhérente.

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Le temps d'impression variait de deux heures à deux heures quarante-cinq minutes, selon l'épaisseur et la taille. Chaque pièce coûtait entre 10 € et 12 €. Pirazzini a pu imprimer jusqu'à sept variantes de collecteur différentes en une nuit, les testant le lendemain.

Andrea Pirazzini, fondateur de Help3D

« Dans le monde de l'impression 3D, PreForm est le programme le plus simple et le plus performant que j'aie jamais utilisé. »

Deux versions de collecteurs d'admission prêtes à être envoyées en impression via PreForm.

Dans PreForm, les utilisateurs peuvent orienter manuellement les pièces ou laisser le logiciel les auto-orienter. Pirazzini a trouvé l'auto-orientation précieuse car elle minimise les structures de support, qui peuvent être ajoutées ou retirées selon les besoins. Le logiciel alerte l'utilisateur si des supports critiques manquent.

Andrea Pirazzini, fondateur de Help3D

« Une chose très sympa avec la Form 3, c'est que la taille du support en contact avec l'impression est minuscule, laissant très peu de résidus à retirer. »

Les résultats

Le collecteur imprimé sur Form 3 par Pirazzini endure des températures extrêmes et reste installé sur son pit bike. L'imagerie thermique a révélé que le collecteur en Rigid 10K avec ailettes de refroidissement fonctionnait 40 à 50 °C plus froid qu'un collecteur aluminium standard.

Après une course de 20-25 minutes à une température ambiante d'environ 33 °C, le collecteur imprimé pouvait être touché sans inconfort, démontrant sa gestion thermique supérieure.

Prochains projets

Le succès du collecteur d'admission n'est que le début. Pirazzini prévoit d'utiliser la Rigid 10K pour des packs de soupapes à clapet sur moteurs deux temps, couvercles de poussoirs, brides de réduction pour accouplements culasse, et tout autre composant étanche à l'air.