L'équipe Race Up Padova utilise la Formlabs 4L et la résine High Temp pour imprimer en 3D un radiateur léger et haute performance

Lorsque l'équipe Race Up Padova s'est lancée dans la construction d'un radiateur pour voiture de course électrique à partir de zéro, ils ont vite réalisé qu'ils devaient fabriquer des composants sur mesure capables non seulement de résister à la chaleur d'une voiture de course et de respecter les normes de sécurité, mais aussi de performer dans l'équivalent étudiant de la Formule 1. Avec une imprimante 3D Formlabs Form 4L et des résines d'ingénierie, les étudiants ont construit un radiateur sur mesure pesant 67 % de moins que les modèles précédents — et ont terminé sur le podium.

Jusqu'à la saison 2024, l'équipe de l'Université de Padoue utilisait un radiateur du commerce d'une entreprise spécialisée dans les radiateurs pour voitures Formula Student. Bien que ces radiateurs soient plug-and-play et faciles à intégrer, il y avait place à l'amélioration, notamment pour l'allègement tout en dissipant toutes les pertes de puissance nécessaires.

Avec une imprimante 3D Form 4L, Form Wash, Form Cure et des résines d'ingénierie, l'équipe Padova a construit un radiateur plus léger pour leur voiture de course électrique, qui a terminé à la troisième place au classement général de la compétition italienne FS ATA sur le circuit de Varano de' Melegari.

Comme aucun radiateur du marché ne répondait à leurs besoins, ils se sont lancés dans la recherche, optant pour un design à tubes et ailettes ovales. Cependant, les masses de radiateur reçues n'étaient pas équipées de collecteurs d'entrée et de sortie. Pour pouvoir personnaliser pleinement un design répondant à leur application et contraintes, l'équipe s'est tournée vers l'impression 3D.

Les pièces imprimées en modélisation par dépôt de filament fondu (FDM) ont immédiatement échoué, incapables de résister aux températures requises. L'équipe s'est alors tournée vers la stéréolithographie (SLA), sélectionnant la résine High Temp et la Form 4L.

« Après une évaluation approfondie, des tests et plusieurs itérations de prototypes, nous avons sélectionné la résine High Temp Formlabs, capable de résister à la fois au stress thermique et aux exigences mécaniques de l'application. »

Race Up Team Padova

Le système de refroidissement est divisé en deux circuits distincts : un circuit eau et un circuit air. Les pièces du circuit eau doivent résister à des températures de fonctionnement proches de 80 °C. C'est pourquoi la résine High Temp Formlabs a été choisie, avec une température de fléchissement sous charge (HDT) de 238 °C @ 0,45 MPa — la plus élevée parmi les résines Formlabs.

La résine High Temp a été utilisée pour imprimer en 3D :

• Une entrée personnalisée reliant la pompe centrifuge au tuyau sans perte de charge.

• Des pièces et ventilateurs personnalisés pour le radiateur entièrement sur mesure.

• Le réservoir à vortex, un système entièrement conçu sur mesure pour extraire l'air. Comme son nom l'indique, il génère un vortex qui sépare et élimine l'air bulle du fluide, assurant la performance du circuit.

1. Entrée personnalisée imprimée en 3D. 2. Chemises de refroidissement moteur. 3. Pièces et ventilateurs personnalisés. 4. Réservoir à vortex. 5. Plaque froide onduleur.

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

Par rapport au radiateur de l'année précédente, l'équipe a pu réduire d'environ 1 200 g, soit une réduction de poids d'environ 67 % par radiateur. Le système de refroidissement complet étant composé de deux radiateurs, ils ont économisé 2,4 kg au total.

« Obtenir un tel résultat positif nous permettant de réduire le poids n'a été possible que grâce à la contribution de Formlabs. »

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Le circuit de refroidissement par air est une boucle ouverte qui aspire l'air de la zone centrale du véhicule pour refroidir la batterie, puis l'expulse par l'arrière. L'air refroidit chaque cellule individuelle de la batterie via de petites languettes qui transfèrent la chaleur de la cellule vers le flux d'air. Ce système a des exigences de sécurité spécifiques selon le règlement Formula SAE : les éléments en contact avec le pack batterie doivent être en matériaux ignifuges UL-94 V-0. Pour répondre à ces exigences, Race Up Padova a sélectionné la résine Flame Retardant pour la fabrication de ces pièces.

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

La résine Flame Retardant est un matériau spécialisé certifié UL 94 Blue Card pour créer des pièces auto-extinguibles et sans halogène avec des propriétés favorables au feu, à la fumée et à la toxicité (FST). Ces propriétés permettent l'impression 3D de pièces performant dans des environnements à hautes températures ou sources d'inflammation, comme près d'un système de batterie.

« Sans Formlabs, une telle innovation n'aurait pas été possible de la même manière : rapide, fiable et précise. »

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En plus de la résine High Temp et de la résine Flame Retardant, l'équipe Padova utilise la résine Rigid 10K pour fabriquer des moules pour le stratifié carbone et la résine Clear pour tester et vérifier le bon comportement des fluides. La Form 4L est agile, avec des changements de matériau rapides et faciles, donnant à l'équipe accès à toute la gamme de résines Formlabs pour sélectionner le matériau optimal pour chaque application.

Alors que la voiture de l'équipe Padova a terminé troisième à la compétition FS ATA, ils regardent déjà vers les améliorations de la prochaine itération, notamment l'ajout de nervures pour la résistance, l'optimisation de la dynamique des fluides et la réduction de la traînée. L'un des principaux outils qu'ils utiliseront pour itérer ? La Form 4L et les résines Formlabs.

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