ルノーF1チーム：SLA 3Dプリンター2台とSLS 3Dプリンター3台、3D Systemsがレーシングカー開発の加速に貢献

3D プリント技術はどのようにしてレーシングカー開発の強力なツールとなるのでしょうか? Antarctic Bear は、ルノー F1 チームと 3D Systems のコラボレーションから答えを見つけました。レーシングカーの性能が限界に近づきつつある中、どうすればさらに向上させることができるのでしょうか? 3D プリントは部品の再設計と製造に適した選択肢です。

このような国境を越えた協力により、次のような成果が達成されました。

1. 少人数のエンジニアチームが1週間で風洞試験用の部品を数百個製造した

2. 3D Systems の SLA および SLS 印刷技術を使用すると、従来の方法では数週間かかっていた複雑な自動車部品を数時間で製造できます。

3. 3Dプリントされたインベストメント鋳造プロトタイプによるより革新的な部品設計

4. 従来の方法では時間がかかったり、まったく作成できなかったりする精密な治具や固定具を設計および作成することで、組み立て品質を向上させます。

5. 試験や自動車用途向けの3Dプリント部品が新たな道を切り開く

F1にとって、絶え間ない革新はその原動力です。チームはレース中に最高のパフォーマンスを達成するためにたゆまぬ努力を続けており、それはルノー F1 チームの中核精神でもあります。チームが目標を達成できるかどうかの鍵は、チームの車両性能向上への粘り強い追求と技術パートナーの能力にあります。

ルノーF1チームのテクニカルディレクター、ニック・チェスター氏は次のように語った。「レースごとに厳しいテストと選択を重ね、複雑な複合材料と航空宇宙合金で作られた車に光明が見えてきました。シーズンの終わりには、車が以前よりも1秒間に1周多く回転できることを期待しています。これは、当社の技術パートナーにとって非常に厳しい要件です。しかし、車両性能の向上を実現できないパートナーは受け入れられません。」

最終的に、ルノー F1 チームは国際的な 3D プリント大手 3D Systems との提携に至りました。Antarctic Bear によると、継続的なイノベーション、積極的なコラボレーション、豊富な 3D プリント経験が、ルノーチームが 3D Systems を選んだ主な理由の 1 つです。

実際、英国エンストンに拠点を置くルノーレーシングチームは、1998 年から中核業務に 3D Systems のテクノロジーを活用しています。 3D プリントプロトタイプの早期導入者として、チームの 3D プリントの使用も 3D プリント技術の開発軌道に基づいています。当初は、主に機能やフィッティングの設計検証や、精密な組み立てのための治具や固定具の製作に使用されていました。

コラボレーションが深まるにつれ、3D Systems のアプリケーションエンジニアは、ルノーレーシングが 3D プリントテクノロジーをさらに活用できるよう支援しています。チームの風洞試験能力は、両者の協力と、3Dプリントインベストメント鋳造による自動車部品の革新にもプラスの影響を与えるでしょう。

テクニカルディレクターのチェスター氏は次のように語っています。「ルノーが 3D Systems から受けたサポートは、テクノロジーの進歩とともに進化してきました。振り返ってみると、材料の性能が向上するにつれて、チームは 3D プリントの使用をより多くのエンジニアリング領域に拡大してきたことがわかります。3D Systems でプリントされた自動車部品の数は年々増加しており、これは設計の多様性、生産時間の短縮、コストの削減という点でチームにとって大きなメリットとなっています。」

3Dプリントされたインベストメント鋳造プロトタイプは、大型で複雑な金属部品をより速く製造するのに役立ちます

ルノー・レーシングが現在使用している 3D Systems の機器には、2 台の SLA プリンターと 3 台の SLS (選択的レーザー焼結) プリンターが含まれています。材料には、治具、流体フロー装置、インベストメント鋳造プロトタイプ用の Accura、風洞試験部品用の DuraForm PA、電気ボックスや冷却ダクトなどの車両部品用の DuraForm GF などがあります。

素材のマッチングからデザインの改善による効率性の向上まで、コラボレーションにより現場でのパフォーマンスが向上します。

-- スピードの追求は止まらない --

ルノーは、自動車の性能を向上させるための継続的な革新戦略の一環として、毎年、レースのルールの変更に応じて新しい自動車を設計、製造しています。例えば、レース規則の変更は多くの課題をもたらします。2017年シーズンのアップデートには、より大きく重いタイヤ、より幅広いフロントウィング、より低く幅広いリアウィング、より高いディフューザーが含まれており、2016年シーズンで使用されたパーツは2017年シーズンでは使用できないことを意味します。

シーズンが始まると、プレッシャーはさらに高まります。コンポーネントのエンジニアリング変更を行える時間がわずか 1 週間しかない場合もあります。専用サーキットからストリートレースまで、各レースは構造、気候、トラックタイプの点でエンジニアにさまざまな大きな課題を提示します。

SLA 3Dプリント技術により、ルノーはエンジニアリングの変更に迅速に対応できるようになりました。

-- 設計を迅速に検証 --
当初から、3D プリントされたプロトタイプは、コンパクトなレーシング内装部品の製造に非常に役立つことが証明されています。ルノーは、3D Systems の装置で極めて複雑な部品を製造できることに気づき、フィットおよび機能テストの分野における 3D プリントの可能性をすぐに見出しました。これに気づいた彼らは、3Dプリント技術をより積極的に活用し始め、ラピッドプロトタイピングから風洞模型の製造へと徐々に拡大していきました。

「空気力学は経験科学であり、私たちは風洞で新しいコンセプトを設計し比較して、設計の方向性を選択します。比較して評価するコンセプトが多ければ多いほど、成功する可能性が高くなります」とワーナー氏は言います。「部品の品質、機械の稼働時間、スループットの点で、3D Systems の SLA 機器は、チームが必要とする生産性に大きな恩恵をもたらします。」

-- 風洞試験の発展による動力学の発展 --
ルノーの空力部門は近年大幅に成長し、現在では120人の空力専門家、風洞技術者、模型製作者がいる。ワーナー氏は、これは主に3Dプリント技術の使用によるものだと述べた。彼は、風洞試験モデルの設計に複雑な内部流路技術を導入しました。これは、3D Systems の技術によってもたらされた重要な影響であり、より多くの圧力測定値を取得する機会となりました。

金属印刷による自動車部品の革新的な探求を促進

「風洞内の車両モデルは、圧力センサーの複雑なネットワークの中にあります」とワーナー氏は言います。「SLA が導入される前は、金属やカーボンファイバーのコンポーネントはドリルで穴を開けて配置する必要がありました。今では、内部に複雑な流路を持つ固体を製造できるため、より多くのセンサーを配置できます。まるで空気力学者の夢が実現したようです。」

ワーナー氏は、風洞試験だけでも毎週600個の3Dプリント部品が必要であり、これはAdvanced Digital Manufacturing (ADM)の5人のエンジニアのチームによって完成されると見積もっています。

「通常通りのビジネスはできない」とワーナー氏は語った。

「必要なことはすべてできる会社が必要でした。3D Systems はワンストップショップでした。必要な機器、材料、アプリケーションエンジニアにアクセスできました。」

--自動車部品製造におけるスピードと精度--
生産性と効率の面では、3D プリントにより、ルノーのさまざまなレース環境への対応能力が大幅に向上しました。 SLA および SLS テクノロジを使用すると、複雑な治具や固定具、流体フロー装置、自動車部品を数週間ではなく数時間で製造できます。これにより、3D プリント技術は F1 レースに最適です。

ルノーは、風洞試験で多数の自動車部品をテストするだけでなく、一部の自動車部品を直接製造しています。「3D Systems の技術により、新しい効率的なプロセスが実現し、生産時間とコストを削減して、チームに多大な価値をもたらしました」と、ルノーレーシングの最高執行責任者であるロブホワイト氏は述べています。「風洞で同じ部品を何度も繰り返し製造できる可能性に興奮していますが、実際の自動車生産で使用される焼結部品も毎年増加しています。」

3D プリントは、チームがより軽量で燃費の良い部品を製造するのに役立つと同時に、正確なフローテストとして機能し、エンジンパフォーマンスを向上させ、摩耗を減らすことにも役立ちます。設計が確定すると、サンプルデータと選択された材料が ADM 部門によって作成されます。 SLA および SLS テクノロジーを使用することで、複雑な自動車部品をこれまで以上に効率的に製造できます。

SLA プロトタイピングは、ギアボックスやサスペンションコンポーネントなどのアプリケーションでも一般的になりつつあり、チームのエンジニアが独自の設計をより自由に作成できるようになりました。 SLA プロセスは精度が高く、プロトタイプの製造にかかる時間を大幅に節約できるだけでなく、その後の処理にかかる時間も大幅に節約できます。

-- レーシングカー開発への新たなアプローチ --
3D Systems の技術、経験、サービスの強みは、ルノーレーシングの主要優先事項であるイノベーション、生産性の最適化、正確性、精度と密接に一致しています。ルノー F1 の最高技術責任者であるボブ・ベル氏にとって、3D Systems は単なる技術サプライヤーではありません。チームと 3D Systems は良好なパートナーシップを築いており、3D プリントの大きな可能性を共同で探求していきます。
「3D Systems とのパートナーシップにより、過去 20 年間で生産性と効率性が向上しました。3D プリントは生産の新しい道を切り開き、将来はさらに良くなると信じています。」

出典: 3D Systems

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