L'équipe Race Up Padova utilise Formlabs 4L et la résine haute température pour imprimer en 3D un radiateur léger et hautes performances

Lorsque Race Up Team Padova a décidé de construire un radiateur de voiture de course électrique à partir de zéro, ils ont rapidement réalisé qu'ils devaient fabriquer des composants personnalisés qui pourraient non seulement résister à la chaleur d'une voiture de course et répondre aux normes de sécurité, mais aussi fonctionner dans l'équivalent étudiant de la Formule 1. Avec une imprimante 3D Formlabs Form 4L et des résines techniques, les étudiants universitaires ont construit un radiateur personnalisé qui pesait 67 % de moins que les modèles précédents et ont couru sur le podium. 

Jusqu'à la saison 2024, l'équipe de l'Université de Padoue, Team Padova, utilisait un radiateur de rechange provenant d'une entreprise qui fabrique des radiateurs spécialement pour les voitures des étudiants de Formule. Bien que ces radiateurs soient plug-and-play et faciles à intégrer, des améliorations étaient possibles, notamment en les rendant plus légers tout en dissipant toutes les pertes de puissance nécessaires à la voiture. 

Avec une imprimante 3D Form 4L, Form Wash, Form Cure et des résines techniques, l'équipe Padova a construit un radiateur plus léger pour sa voiture de course électrique, qui s'est classée troisième au classement général de la compétition italienne FS ATA organisée sur le circuit de Varano de' Melegari.

Comme aucun radiateur sur le marché ne répondait aux besoins de l’équipe, ils se sont lancés dans la recherche et ont décidé d’opter pour une conception de radiateur à tubes et ailettes ovales. Cependant, les masses de radiateurs qu’ils ont reçues n’étaient pas équipées de collecteurs d’entrée et de sortie. Pour pouvoir personnaliser entièrement une conception répondant à son application et à ses contraintes, l'équipe s'est tournée vers l'impression 3D. 

Les pièces imprimées en 3D par modélisation par dépôt fondu (FDM) ont immédiatement échoué, incapables de résister aux températures requises. L'équipe s'est ensuite tournée vers l'impression 3D par stéréolithographie (SLA), en sélectionnant High Temp Resin et Form 4L.

"Après une évaluation approfondie, des tests et plusieurs itérations de prototypes, nous avons sélectionné Formlabs High Temp Resin, une résine capable de résister à la fois aux contraintes thermiques et aux exigences mécaniques de l'application."

Race Up Team Padoue

Le système de refroidissement est divisé en deux sections distinctes :un circuit d'eau et un circuit d'air. Les pièces du circuit d'eau doivent résister à des températures de fonctionnement proches de 80 °C. C'est pour cette raison que la résine High Temp de Formlabs a été sélectionnée car elle possède une température de déformation thermique (HDT) de 238 °C à 0,45 MPa, la plus élevée parmi les résines Formlabs. 

De la résine haute température a été utilisée pour imprimer en 3D : 

• Une entrée personnalisée qui relie la pompe centrifuge au tuyau sans introduire de chute de pression. 

• Pièces et ventilateurs sur mesure pour le radiateur entièrement personnalisé. 

• Le réservoir vortex, un système entièrement conçu sur mesure nécessaire à l'extraction de l'air. Comme son nom l'indique, il fonctionne en générant un vortex qui sépare et élimine la bulle d'air du fluide, garantissant ainsi un bon fonctionnement du circuit.

1. Une entrée personnalisée imprimée en 3D. 2. Vestes de refroidissement du moteur. 3. Pièces et ventilateurs personnalisés. 4. Réservoir vortex. 5. Plaque froide inverseur.

Le grand volume d'impression de la Form 4L a permis à l'équipe d'imprimer deux plaques et deux collecteurs en une seule fois, produisant ainsi un radiateur en une seule impression. Après avoir post-traité les pièces dans Form Wash et Form Cure et poncé les points de fixation, l'équipe a assemblé les pièces avec l'adhésif Loctite EA 9497.

Par rapport au radiateur de l’année précédente, l’équipe a réussi à réduire environ 1 200 g, soit une réduction de poids d’environ 67 % pour chaque radiateur. Étant donné que l'ensemble du système de refroidissement est composé de deux radiateurs, ils ont pu économiser 2,4 kg.

"Obtenir un résultat aussi positif qui nous a permis de réduire le poids n'a été possible que grâce à la contribution de Formlabs."

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Exemple de pièce

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Le circuit de refroidissement par air est une boucle ouverte qui aspire l'air de la région centrale du véhicule pour refroidir la batterie, puis expulse l'air par l'arrière. L'air refroidit chaque cellule individuelle de la batterie à travers de petites languettes qui transfèrent la chaleur de la cellule au flux d'air. Ce système a des exigences de sécurité spécifiques selon les réglementations de Formule SAE :les éléments qui sont en contact avec la batterie doivent être des matériaux ignifuges UL-94 V-0. Afin de répondre à ces exigences, Race Up Padova a sélectionné la résine ignifuge pour la fabrication des pièces.

Le circuit de refroidissement par air doit être constitué de matériaux ignifuges UL-94 V-0 en raison du contact avec la batterie.

La résine ignifuge est un matériau spécialisé certifié UL 94 Blue Card pour la création de pièces auto-extinguibles et sans halogène avec des indices de flamme, de fumée et de toxicité (FST) favorables. Ces propriétés permettent l'impression 3D de pièces qui fonctionnent dans des environnements présentant des températures élevées ou des sources d'inflammation, comme à proximité d'un système de batterie.

"Sans Formlabs, une telle innovation ne serait pas possible de la même manière :rapide, fiable et précise."

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En plus de la résine haute température et de la résine ignifuge, l'équipe Padova utilise de la résine rigide 10K pour fabriquer des moules pour le stratification de la fibre de carbone et de la résine transparente pour tester et vérifier le bon comportement des fluides. Form 4L est agile, avec des changements de matériaux rapides et faciles, donnant à l'équipe un accès à toute la gamme de résines Formlabs, afin qu'elle puisse sélectionner le matériau optimal pour chaque application. 

Alors que la voiture de l'équipe Padoue est arrivée troisième dans la compétition FS ATA, elle envisage déjà des améliorations pour la prochaine itération, notamment l'ajout de nervures aux pièces pour plus de résistance, la mise en œuvre d'une optimisation de la dynamique des fluides et la réduction de la traînée. L’un des principaux outils qu’ils utiliseront lorsqu’ils commenceront à itérer ? Résines Form 4L et Formlabs. 

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