バンブルビー・レーシング・チームが3Dプリントを使用して吸気マニホールドを再設計し、重量を50%削減

バンブルビー・レーシング・チームが3Dプリントを使用して吸気マニホールドを再設計し、重量を50%削減
数年前、American Carbon は特許取得済みの CLIP テクノロジー高速 3D プリンターを発売し、Adidas と協力して最先端の 3D プリント スポーツシューズ シリーズを開発するなど、画期的なプロジェクトに取り組んできました。 Carbon 社の技術のもう一つの印象的な使用例は、カリフォルニア大学サクラメント校の学生エンジニアリング チーム Hornet Racing によるもので、同チームは主要な競技会に向けて 3D プリントを使用してレースカーを革新しています。




自動車技術者協会 (SAE) の毎年恒例のコンテストは、さまざまな大学のチーム間で開催されます。このコンテストには、創造性を奨励し、設計とエンジニアリングの問題に対する革新的な解決策を考え出すよう学生を刺激するための厳格なガイドラインがあります。 2017 年、SAE はすべてのエンジンのアキュムレータ スロットルを取り外し、4 つのシリンダーすべてに単一のスロットルを取り付けることを義務付けました。 さらに、ガイドラインでは、単一のスロットル バルブの後ろに直径 20 mm のリストリクターを配置する必要があると規定されています。ホーネット レーシング エンジンの性能上の制限により、潜在的な空気の流れが減少し、出力が大幅に制限されました。



ホーネットレーシングが使用する車両には、ホンダ CBR600RR シリーズの 4 気筒エンジンが搭載されており、通常、直径 44 mm の 4 つの独立したスロットル ボディ (各シリンダーに 1 つ) がシリンダー ヘッドのすぐ近くに装備されています。 競技ガイドラインでは吸気システムの大幅な改修が必要とされ、また気流の問題により過去数年間は車両のパフォーマンスが低下していました。 空気の流れが悪いと、加速時間が遅れたり予測できなくなったりすることが多く、ドライバーが車両を制御するのが難しくなります。



チームは、エンジンの設計を改善するために、Carbon の 3D プリント技術を活用することを決定しました。最も重要なのは、エンジンを通る空気の流れを改善し最適化するために、エンジン吸気マニホールドの形状を変更する必要があったことです。具体的には、チームの主な目標は、最小限の境界層の形成を促進してよりスムーズな空気の流れを実現するコンポーネントを作成することでした。また、流れの乱流を最小限に抑えるために、燃料噴射ポートを吸気ランナー(プレナムチャンバーをシリンダーヘッドに接続するチューブ)の底部に統合したいと考えていました。全体的な重量の軽減と、ミスを許容しない簡素化された組み立て工程も、性能向上の要因になると考えられています。

Carbon の CLIP 3D 印刷技術を使用することで、チームはまったく新しい設計形状で作業できるようになりました。これまでは、完璧な形状を見つけるために多数の異なる幾何学的反復を実行するには時間がかかりすぎていましたが、3D デジタル モデルの直接的な実現に基づく製造プロセスによって、プロセス全体が大幅に簡素化されました。また、大規模な工具、炭素繊維の型、溶接を伴う従来の製造プロセスを使用すると、完成したデザインの組み立てと製造に法外な費用がかかってしまいます。





Carbon 独自の RPU 70 素材を使用して印刷された、Hornet の吸気マニホールドの新しいデザインは球形で、長さはわずか 7 インチです。 これは、以前の 2 フィートの長さのディフューザーと、0.5 ガロンを超える容量を持つ大型スーパーチャージャーに代わるものです。 全体のデザインは超音速ジェットエンジンの振動コーンからインスピレーションを得ており、その形状に応じて空気吸入量を調整できます。 チームは、バルブ構造内にスパイク状のフローダイバータを設計することで、ディフューザーと換気システムの機能を 1 つに組み合わせました。




3D プリントでは溶接が不要になり、新しい空気取り入れ口部品の重量が大幅に軽減されます。 吸気マニホールドは車体の比較的高い位置に配置されているため、その重量は車のロールセンターやその他の車両ダイナミクスに大きな影響を与えます。 3D プリントされたコンポーネントは、2016 年のホーネット レースカーで使用されたものよりも 50% 軽量で、車両のハンドリングを改善し、全体的な運転体験を向上させるのに役立ちます。



Carbon 3D プリント システムと材料の助けにより、Hornet レーサーは SAE 競技でこれまで以上に優れたパフォーマンスを発揮しました。 HR2017は世界80以上の大学からチームが参加し、世界ランキング16位にランクされています。

出典: 3ders

レーシング、カーボン

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