Achates Power di San Diego, California, utilizza Mastercam per creare parti prototipo per un motore ecologico a benzina ad accensione per compressione e pistoni contrapposti. La ricerca collaborativa è opera di Achates, Argonne National Laboratory e Delphi Technologies. È stata realizzata grazie ai finanziamenti del programma ARPA-E del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.
Fatti rapidi
- Prodotto utilizzato: Mulino, Port Expert, Fresatura dinamica
- Settore: Trasporti
Dettagli del progetto
- La sfida: Realizzare prototipi che imitino le prestazioni dell’acciaio pronto per la produzione utilizzando la billetta anziché la fusione. I sottosquadri e le cavità sono difficili da tagliare sui pistoni in due pezzi.
- La soluzione: Mulino, Port Expert, fresatura dinamica
- Vantaggi:
- Port Expert Add-On per i percorsi utensile di porting delle testate dei motori su superfici o dati solidi. Utilizza i lecca-lecca ed esegue controlli di collisione durante la programmazione.
- Percorsi utensile di fresatura dinamica a 5 assi per geometrie complesse e sgrossatura: flowline multiasse, fresatura di trucioli e percorsi utensile rotativi.
- La funzione di verifica consente ai programmatori di confermare i percorsi utensile prima della lavorazione, in modo da poterli programmare e averli pronti al termine del lavoro precedente.
Un motore si è distinto al North American International Auto Show 2018 di Detroit, Michigan: il nuovo motore ecologico ad accensione spontanea a benzina a pistoni contrapposti di Achates Power di San Diego, California. La ricerca collaborativa è opera di Achates, Argonne National Laboratory e Delphi Technologies. È stato prodotto grazie ai finanziamenti del programma ARPA-E del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. Il design rivoluzionario si traduce in un motore che non necessita di testate, riducendo la perdita di calore e aumentando l’efficienza. Achates, una società di progettazione che ha ottenuto la licenza per la tecnologia, sta attualmente prototipando i componenti del motore verde.
I pistoni di produzione saranno componenti in due pezzi che vengono fusi e poi saldati insieme. I prototipi vengono lavorati con Mastercam. Sergio Ramirez, responsabile dell’officina di Achates, ha spiegato che la fusione dei prototipi è inefficiente: ogni prototipo di pistone viene testato a fondo e poi il progetto viene leggermente modificato. Con così tante piccole modifiche al progetto, la fusione dei prototipi è semplicemente proibitiva dal punto di vista dei costi. Purtroppo i materiali per la prototipazione rapida non resistono ai cicli di riscaldamento e raffreddamento associati a questo processo, quindi Ramirez utilizza billette di acciaio 4140 e 4340.
“La lavorazione di questo gruppo è stata la sfida più grande a causa delle profonde cavità e dei raggi negli angoli; i piccoli utensili da taglio non li apprezzano. Inoltre, ogni volta che si saldano due pezzi, è possibile che si verifichi un guasto. Non vuoi che il pistone si rompa durante la lavorazione, figuriamoci in un motore. Ma l’abbiamo superato e non abbiamo avuto alcun guasto. Questa è stata probabilmente la salita più grande che abbiamo dovuto affrontare: cercare di imitare le prestazioni di un pistone in acciaio pronto per la produzione utilizzando la billetta”, ha dichiarato Ramirez.
La lavorazione di sottosquadri e cavità nei pistoni in due parti è più difficile della loro fusione. Una volta saldata, la parte inferiore della corona è difficile da raggiungere. Trevor Bailey, specialista dell’assistenza tecnica di San Diego CAD/CAM, si è riunito con Ramirez per trovare una soluzione. Insieme hanno riprogettato il processo in modo che i due pezzi non venissero saldati insieme prima di aver realizzato i sottosquadri della corona. Poi è arrivata la delicata lavorazione.
Una volta saldata la corona del pistone al pezzo inferiore, la lavorazione delle cavità interne è una questione di precisione. Su suggerimento di Bailey, Ramirez ha deciso di utilizzare Port Expert, un componente aggiuntivo di Mastercam che utilizza controlli di collisione durante la lavorazione per evitare danni agli utensili e al materiale.
“Port Expert ci permette di inclinare maggiormente il percorso di taglio tangente alla superficie. Abbiamo un maggiore controllo vettoriale dell’utensile e siamo in grado di utilizzare le superfici di taglio ottimali delle frese a candela”, ha detto Ramirez.
Ramirez si aspetta che il nuovo motore inizi i test su strada quest’anno. “Entro la fine del 2019”, ha dichiarato, “avremo migliaia di ore e chilometri di test su quel motore”. Le licenze di produzione saranno poi vendute ai produttori per la produzione.
Secondo le stime, il motore a pistoni contrapposti di Achates costerà 1.000 dollari in meno rispetto a motori diesel analoghi e avrà un’efficienza sorprendente per un motore di un pick-up full-size, con 37 miglia per gallone. I consumatori possono aspettarsi un motore che sia rispettoso dell’ambiente e del portafoglio.
“Penso che Mastercam ti permetta di personalizzare praticamente tutto, fino alle postazioni e alle preferenze personali. L’anno scorso abbiamo acquistato una macchina che era configurata in modo diverso da qualsiasi altra macchina in circolazione. Con la combinazione di 5 assi diversi che si trovano su piani diversi rispetto a tutte le altre macchine in circolazione, è necessario un post per poter inserire il codice G. Non esisteva un post per quella macchina. Non esisteva una postazione per quella macchina. La possibilità di personalizzare i post e i parametri, utilizzando tutte le diverse impostazioni di Mastercam, è stata facile e molto utile per me.
Penso che Mastercam ti permetta di personalizzare praticamente tutto, fino alle postazioni e alle preferenze personali. L’anno scorso abbiamo acquistato una macchina che era configurata in modo diverso da qualsiasi altra macchina in circolazione. Con la combinazione di 5 assi diversi che si trovano su piani diversi rispetto a tutte le altre macchine in circolazione, è necessario un post per poter inviare il codice G. Non esisteva una postazione per quella macchina. Poter personalizzare i post e i parametri, utilizzando tutte le diverse impostazioni di Mastercam, è stato facile e molto utile per me”.
Sergio Ramirez, Responsabile del negozio di Achates Power, San Diego, California
