3D Systems SLA 750 3Dプリンターがフォードモーターズの風洞試験の成功に貢献

スチュワート・ハース・レーシングと他のNASCARフォードチームの空力エンジニアリングチームは、新しい2024 NASCARフォードマスタングダークホース®に最適な空力形状を決定するために、何百もの異なるボディパネル形状をテストする方法が必要でした。この NASCAR への提出には、数か月にわたる本格的な風洞テストが含まれます。実物大の風洞試験は費用がかかるため、各試験で数十種類の異なるボディパネル形状を試験できる最も効率的な方法は何でしょうか?

新しいレースカーのボディ形状を NASCAR に提出する場合、フォードチームは NASCAR が定める特定の空力係数仕様を満たす必要があります。理想的には、これはプロジェクトの最後に提出されたボディの実物大風洞試験で達成されることになります。最終提出テストを成功させるために、以下の開発プロセスが使用されました。

1. CFDソフトウェアを使用してボディパネルの形状をテストする
CFD (数値流体力学) アナリストは、CAD ソフトウェアで複数のボディパネル形状コンセプトを設計します。これらのコンセプトは、車の空力特性を向上させる可能性のあるさまざまな形状を表しています。次に、これらの表面モデルは、仮想風洞を表す CFD ソフトウェアを使用して処理され、これらの表面モデルの空力係数をテストします。結果が分析され、優れた性能の可能性のあるコンセプトが実物大の風洞でテストされるべきものとして特定されました。

2. CFD サーフェスを 3D プリント用のソリッド CAD モデルに変換する 次に、設計エンジニアは CFD サーフェスモデルを 3D プリント可能なソリッド CAD モデルに変換します。ソリッドサーフェスモデルは適切なサイズのタイルに分割され、印刷して組み立てると、元の CFD サーフェスモデルの形状を表します。タイルは、フルサイズの自動車シャーシのサブフレームに取り付けられ、風洞でテストされるように設計されています。

3. 3D Systems の SLA プリンターを使用してパーツを印刷する これらのソリッド CAD モデルは、ミシガン州ディアボーンにあるフォードの Additive Manufacturing Center の社内、または外部の印刷サービスで 3D 印刷するために Stewart-Haas Racing に送られます。次に、3D プリント技術者は 3D Systems の 3D Sprints ソフトウェアで CAD モデルを配置し、どのように印刷する必要があるかを決定します。ファイルは、印刷時間を最小限に抑え、印刷品質を最大限に高め、ビルドプラットフォームあたりのパーツ数を最大化するように配置できます。 3D Systems の 3D Sprint ソフトウェアは直感的に使用できるため、技術者は印刷用の CAD モデルをすばやくセットアップできます。

生成されたファイルは ProX 800 SLA マシンに送信され、必要な材料で部品を迅速かつ正確に印刷できます。 3D Systems はさまざまな材料を提供しており、その一部は風洞試験での部品印刷用に特別に開発されています。これにより、風洞試験にとって重要な滑らかな部品表面が得られます。このような提出物の場合、数百の大きな部品を印刷するのが一般的です。 3D Systems の SLA マシンの信頼性は、多数の部品を印刷する上で重要です。多くの場合、これらの部品は風洞でのテストに間に合うように印刷されるため、SLA マシンの信頼性は非常に重要です。 3D Systems SLA マシンは、最小限のメンテナンスで 24 時間 365 日部品を印刷できる主力マシンです。

4. 3Dプリントした部品をトンネル試験車両に組み立てる 3D プリントされた部品は、実物大の自動車の下部構造に固定することができます。このようにして、3D プリントされたブロックによって、ボディ全体の形状を定義することができます。結果として得られたボディ形状を 3D スキャンして、3D プリントされた形状が元の CFD サーフェスファイルの形状と等しいことを確認できます。

5. 車は風洞でテストされる
車が風洞でテストされる際、開発中のさまざまなコンセプトをテストするために、追加の 3D プリント部品が車に追加されたり、車から削除されたりすることもあります。各「実行」はテスト中の概念を表し、結果として得られる空力係数が記録され、分析されます。いくつかのコンセプトは車体の空気力学を改善しますが、他のコンセプトは改善しません。このようにして、空気力学エンジニアは、将来のレーストラックで最高のパフォーマンスを発揮できるように車体の形状を最適化することができます。

6. 車が提出された空力係数仕様を満たすまで、手順 1 ～ 5 を繰り返します。 数か月、多数の部品の印刷、そして多数の風洞テストを経て、車は NASCAR への最終的な風洞提出の準備が整いました。この提出テスト中にボディパネルの形状が空力係数の仕様を満たした場合、そのボディ形状は 2024 NASCAR Ford Mustang Dark Horse® の最終的なレースカーボディ形状として NASCAR に提出されます。

7. ボディパネルの製造 次に、設計エンジニアは、最終的に提出されたボディ形状を表すソリッド CAD モデルを、生産用の最終的なボディパネル寸法である CAD サーフェスに変換します。これらの製造ファイルは、さまざまなカーボンファイバーサプライヤーに送信され、2024年のレースシーズン中に競技で使用されるカーボンファイバーボディパネルが製造されます。

3D Systems の 3D Sprint ソフトウェアと 3D プリント SLA マシンは、このようなプロジェクトを完了して成功させるのに最適なツールです。これらのツールと開発プロセスは、2024 年生産車のように見えますが、フォードチームレーシングレースや NASCAR カップシリーズチャンピオンシップで優勝した空力性能を備えたフォードマスタングダークホースレースカーのボディに使用されました。

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3D Systemsについて
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