レースと自動車分野における3D計測と3Dプリント技術の応用に関する詳細な分析

2023年11月30日、「3D計測・印刷技術のレーシング・自動車分野への応用」セミナーがオンラインで開催されました。セミナーでは、スキャンテクノロジー製品・サポートセンターのシニアディレクターである王俊良氏と、Yingpu 3Dアプリケーションマネージャーの王志怡氏の2名の専門家が基調講演を行いました。

王俊良氏は、自動車業界におけるスキャントロニクス 3D スキャナーの応用について紹介しました。王俊良氏は次のように述べました。「自動車の製造には、主にプレス加工、溶接、塗装、組み立ての 4 つの主要プロセスが含まれ、プロセス全体を通じて精密制御が行われます。」 3D 測定技術を使用すると、企業はスタンピング部品、溶接アセンブリ、ホワイトボディ、金型、固定具、検査ツールなどを効率的かつ経済的な方法で検出できるため、品質管理が改善され、生産効率が向上し、コストが節約されます。

3D測定システムは、非接触測定により、測定対象物のサイズに関係なく、スタンピング部品、溶接部品、ホワイトボディ、金型などの表面全体を検出できます。この測定方法は、接触測定技術と比較して、複雑な自由曲面の輪郭をより迅速かつ完全に捉えることができ、変形の傾向を完全に反映することができます。

そのため、3D スキャン技術は、競合製品の分析、粘土モデリング、スタンピング工程、溶接工程、鋳造工程、組み立て工程、自動車の内外装の装飾、自動車の改造など、自動車製造のライフサイクル全体にわたって活用されています。

王俊良氏は、自動車のライフサイクルの各リンクに3Dスキャンを活用することを紹介した。競合製品の分析を例にとると、ベンチマーク車両をスキャンして、外装、内装、シャーシ、内外装の活動状態、ダミー、シート姿勢、ワイパーエリア、ガラスブラックエッジシャーシの状態（空、半積載、満載、リバウンド）、地上高、デパーチャーアングル、アプローチアングル、タイヤ旋回限界、フロントキャビンスペース、エンジンとエンジン重心などの重要なデータを取得し、データベースを形成できる。

スタンピングプロセスの場合、TrackScan は 3D レーザースキャンテクノロジーと高精度のグレースケールエッジアルゴリズムを組み合わせて、スタンピング部品の完全な表面、穴、トリミングスプリングバック、ギャップ、面一性などの一般的な板金の特徴を正確に測定します。

Yingpu 3D の Wang Zhiyi 氏は、レーシングカーや自動車生産ラインにおける 3D プリント技術の応用について説明しました。 Yingpu 3Dは、SLSレーザー焼結3Dプリンターの老舗メーカーです。現在、Sシリーズ、Pシリーズ、Eシリーズのレーザー焼結装置を保有しており、PPS部品粉末フルパフォーマンス処理ワークステーションと特殊粉末消耗品もサポートしています。

自動車業界でのアプリケーションには、生産ラインアプリケーション、R&D 試作および検証アプリケーション、カスタマイズされた部品の大量生産アプリケーション、およびエンドカスタマーアプリケーションが含まれます。自動車の生産ラインでは、工具やクランプなどが必要になることがよくあります。現在、一般的に使用されている工具やクランプは主にアルミニウム合金と鋼で作られており、CNC加工を使用して製造されています。しかし、構造が複雑な部品の場合、金属工具や治具を使用すると、処理コストが高くなるだけでなく、サイクルも長くなります。 3D プリントを使用して製造すると、これらの問題をうまく解決できます。
王志怡氏は、ある自動車部品生産ツールメーカーの事例を紹介した。このメーカーはヘッドライトツールの加工を望んでいたが、以前は砂型3Dプリント+アルミ合金鋳造+CNC+陽極酸化処理という製造プロセスを採用していたが、歩留まりはわずか70%～80%だった。

その後、Yingpu は SLS レーザー焼結 3D プリント製造プロセスを提供し、アルミニウム合金工具の置き換えに成功し、強度と精度の面で使用要件を満たしました。また、リアライト用工具、インストルメントパネル組立用工具なども製造しております。

比較した結果、SLS 3D プリントナイロンを使用して工具や治具を製造すると、プロセスが簡素化され、コストが削減され、明らかな利点が得られます。金属工具の製造と比較すると、SLS 製造サイクルは 54.5% 短縮され、コストは 73% 削減されます。

さらに、王志怡氏は、自動車の内装、外装、パワートレイン、自動車用電子機器におけるSLS 3Dプリント技術の多くの応用事例も紹介しました。
カスタマイズされたレーシングカー部品の大量生産に関しては、Yingpuは同済大学易知レーシングチームが独自に設計・製造した第14世代レーシングカーTR21のチームスポンサーとして、SLS 3Dプリント技術を使用して、パワートレイン、シャーシ、空力キットなど、レーシングカーの62個の部品を生産しました。

より詳しいセミナー内容についてはライブリプレイ動画をご覧ください。
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