時間の経過は、100年前の車を阻止することはできません。3Dデジタル製造は、それらの車を再び道路に走らせるのに役立ちます

この投稿は Little Raccoon によって 2018-3-17 13:29 に最後に編集されました。

課題:壊れたバルブカバーの代わりになる金属バルブカバーを経済的なコストで製造する

ソリューション: 3D Systems の ODM サービスセンターは、3D Systems のGeomagic Design X 3D スキャンソフトウェアを使用して CAD モデルを作成し、その後 SLA プリンターを使用してプロトタイプを作成し、完成した鋳造品を製造しました。
結果：

オリジナルのバルブカバーを交換し、他の部品と完全に一致させます
簡素化されたコスト効率の高いプロセスにより、部品製造コストを大幅に削減
デジタルプロセスを通じて部品の機能性と美観を向上SLA技術は滑らかな表面を持つプロトタイプを生産します

今日の事件の主人公はジェイ・レノです。たぶん、彼のことをよく知らない人もいるでしょう。この叔父が司会を務めたジェイ・レノ・ショーはかつて非常に人気がありました。この叔父の生涯の趣味はアンティークカーの収集です。

レノさんはクラシックカーが大好きだが、そこで使われている古い技術にはあまり興味がないという。

ルノーはビンテージカーをこよなく愛し、新しい技術の探求を奨励し、自分の車のコレクションを常に動かせる状態に保ちたいと考えていました。彼は最近、 1916 年製のオーウェンマグネティックというヴィンテージカーを修復しました。

1916年オーウェン・マグネティックは最初の市販ハイブリッド車である

アンティークカーは時を経て長年の美しさを帯びてきましたが、同時に、1世紀以上が経過した現在、このアンティークカーのバルブカバーは腐食し、損傷しています。ルノーは、この愛すべきクラシックカーを修復するために交換部品を必死に探していたが、もちろん修復費用があまり高額であってはならない。

3D Systems は、これまでにもルノーの他のヴィンテージカーの修復を成功させてきたため、ルノーは今回初めて 3D Systems に技術サポートを依頼しました。

ルノーのチームはまず、リバースエンジニアリングソフトウェアを使用して新しいバルブカバーを設計しました。その後、データは 3D Systems サービスセンター (On Demand Manufacturing) に送信され、3D プリントによってプロトタイプが作成されます。

最終的に、 3D Systems のターンキーソリューションにより、ルノーのチームは、従来の方法のわずか 10 分の 1 のコストで、ヴィンテージカーの摩耗したバルブカバーを交換することができました。
100年前の車 - 時の美しさ
100年前の車、オーウェン・マグネティックが3D Systemsのデジタルプロセスとオンデマンドカスタマイズサービスのおかげで再び走れるようになった

車は100年も使われていれば、メンテナンスが必要なくなることは難しい。

一般的に、数十年経つとアンティークカーの部品は不足し、部品の価格が急騰します。修理の難しさや高額な費用を考慮すると、アンティークカーは博物館に収蔵されたり、個人のコレクションになったりして、静物化してしまうことが多いです。

熱心な自動車愛好家であったルノーは、1916 年型オーウェンマグネティックを単なる鑑賞用のオブジェにしたくありませんでした。

3DスキャンからCADソフトウェアへのショートカット、Geomagic Design Xリバースエンジニアリングソフトウェアを使用してバルブカバーの正確なCADモデルを作成します。

オーウェン・マグネティックの事業を継続させるために、ルノーと彼のチームは大きな課題を克服する必要がありました。「車の修理を始めたとき、エンジン冷却液の通路となるバルブカバーがスイスチーズのようだった」とルノーは語った。「廃車置き場でこれほどひどいバルブカバーが見つかるはずはない。接着剤や接着剤の残留など、修理に失敗した痕跡がいくつかあった」

ルノーチームはオリジナルのバルブカバーを修理しようとしたが、修理できず、交換が唯一の選択肢となった。
バルブカバーのリバースエンジニアリング修理
バルブカバーを修理するための最善の解決策を見つける任務は、ルノーチームのチーフエンジニアであるジム・ホールに委ねられました。

カスタム自動車修理作業のベテランであるホール氏は、長年にわたって時代の変化に対応し、数時間以内に質の高い解決策を見つけることができます。

ホール氏は「元のバルブカバーは摩耗が激しいため、修理するのはもはや現実的ではない」と述べた。ホール氏のアプローチは、いくつかの新技術を活用して部品を最適化することだ。

まず、FARO® Design ScanArm を使用して、元のバルブカバーデータをGeomagic Design X™ リバースエンジニアリングソフトウェアにスキャンしました。

赤色レーザー技術スキャナーとは異なり、青色レーザー技術スキャナーは、元のバルブの黒い表面と研磨された表面の両方を 1 回のスキャンでスキャンできます。次に、ポイントクラウドデータは 3D Systems の 3D モデリングサービスチームに送信され、3D スキャンデータが最終的な CAD モデルデータに変換されます。

3D Systems の技術者はホール氏と協力し、この 100 年以上前の自動車部品の質感を維持しながら、美観と性能を最適化しました。

最終的な更新の多くは、Geomagic Design X ソフトウェアの独自の機能によって可能になりました。この機能により、3D Systems の技術者は、腐食やへこみを滑らかな表面に置き換えると同時に、デザイン要素を抽出して最終的な外観を向上させることができました。

スキャンが完了すると、3D Systems の 3D モデリングチームが、バルブカバーの正確で最適化されたモデルを生成しました。

たとえば、「Owen Magnetic」という文字がバルブカバーの外側にエンボス加工されており、文字サイズは規定のフレームライン内に収まるように特別に縮小されています。

元のデザインでは、これらの文字はワックスシートから手作業で切り取られ、ワックスの型に貼り付けられ、その後製造されていたようで、比較的粗雑なものでした。元の部品の文字の多くは欠陥があり、一部の文字は他の文字と揃っていませんでした。

ホールは、不完全な文字の信憑性を保ちながら、文字が整列したままであることを保証したいと考えました。

3D Systems の技術者は、改良された定義線を使用して仕様に合わせて文字を描き、最終的な部品が元の部品よりも洗練された外観になるようにしました。

機能変革の面では、3D Systems チームは Hall 氏と協力して、ひどく侵食されていた一部の部品の内部機能を再設計しました。ホールの要請により、いくつかの構造物は厚くなり、それらの間の接続部も広くなり、浸食に耐えられるようになった。最終的に、技術者は、その後の面フライス加工作業に対応するためにマニホールドの取り付け面を数ミリ厚くしました。これにより、ガスケットの表面が滑らかになり、冷却液の漏れを防ぐことができます。

3Dプリントインベストメント鋳造プロトタイプ
バルブカバーの設計が完了すると、3D Systems の ODM サービスセンターチームは、Geomagic Design X ソフトウェアを使用してモデルをエクスポートし、 3D Sprint™ ソフトウェアを使用してデータ処理を行いました。

3D Sprint の高度なメッシュ作成および編集ツールを使用して、ソリッドモデルを詳細なメッシュに変換し、鋳造される金属合金の収縮率を考慮してスケールを調整しました。

その後、3D Systems の技術者は SLA 光立体造形技術を使用して QuickCast のプロトタイプを作成しました。 QuickCast プロトタイプは、インベストメント鋳造用に特別に設計されており、内部に格子サポートを備えた中空構造になっています。

プロトタイプの中空構造により、材料の使用量が削減され、気化や蒸発が容易になります。プロトタイプは、3D Systems のProX® SLA 800 プリンターと Accura® CastPro 樹脂材料を使用して印刷されました。

デジタルワークフローのおかげで、レイ・ジェノの1916年製オーウェン・マグネティックは新しいバルブカバーを手に入れ、さらに100年間稼働し続けることができるようになった。

「当社の SLA 3D 印刷技術は、非常に高精度の部品を生産します」と、3D Systems の地域営業マネージャーである Seko Kaparinger 氏は述べています。「当社の SLA サポート構造は、追加の溶解なしに手で引き剥がすことができるため、後処理は最小限で済み、最終的に印刷された部品は表面仕上げが優れているため、鋳造プロトタイプに最適です。」

カパリンジャー氏によると、ビンテージカーの鋳造に協力している投資鋳造所は、3D Systems が 3D プリントを使用してプロトタイプを作成する方法に非常に興味を持っており、オーウェンマグネティックが完成した後に国際的な鋳造コンテストに参加できるように別のプロトタイプをすでに要求しているという。

3D SystemsのODMサービスセンターで印刷されたプロトタイプから製造されたアルミ鋳造品

3Dプリントが完了すると、試作品は米国北西部の鋳造所であるSeaCast Incに送られました。 SeaCast は 3D プリントされた鋳造プロトタイプを使用してアルミニウム鋳造金型を作成し、完成した鋳造品は最終的なトリミングと組み立てのためにルノーチームに送られます。

フライス加工、穴あけ、塗装、研磨を終えた後、ホール氏は新品のバルブカバーを車に再取り付けしました。

ルノーは、車は完璧に走行したと述べた。「これが3Dプリントの魅力です。アンティークカーの部品はもはや時間による制限を受けません。アンティークカーは今後100年間は問題なく走行できるようになります。」

出典: 3D Systems