レーシングカーを組み立てる新しい方法! 3Dプリントがニュージーランドのレーシングカー製造会社のイノベーションへの道を守る

はじめに:よく知られている F1 レースなどのレーシングスポーツは、世界で最も速く、最も技術的に進歩したスポーツの 1 つです。レーシングカーの製造技術は、スポーツの発展とともに産業革新の最前線にありました。産業用 3D プリンターメーカーの INTAMSYS は、高度な産業用 FDM テクノロジーをレーシングカー製造業界チェーンに導入し、レーシングカーメーカーとともにレーシングカー製造の新たな道を模索しています。

ハートレー・エンジンズはニュージーランドのレーシングカー製造会社です。同社は、レーシングカーや一部の小型車用のエンジンを設計、開発、製造しています。主力エンジンには、10,000rpm、1,000+HPのV12エンジンと、高回転の「フォーミュラ1インスパイア」クアッドカムV8エンジンがあります。優れたレーシングカー製造技術を有し、数々のレーシングカーエンジニアリング革新プロジェクトで賞を受賞しています。彼らが生産した車はニュージーランドやオーストラリアの主要なレースイベントで優勝し、ボンネビルでは陸上速度記録（1000ccミニカー）を破りました。図：ハートレーエンジンが開発したレーシングカー用パーツ
レーシングテクノロジーのコンセプトをより良く伝えるためだけに事業を拡大

これまで、ハートレー・エンジンズの主な事業は、プロモータースポーツのトップチーム向けのレーシングエンジンの製造であり、その開発プロジェクトのほとんどは極秘にされ、選ばれた顧客のみが利用できました。近年、ハートレーエンジンは、レーシングテクノロジーの理念をより良く伝えるために、一般のエンジン開発者にエンジンキットと開発技術を提供するとともに、レーシングコンポーネントを世界中の一般消費者に小売りし始めました。

Hartley Engines のもう一つの利点は、設計と開発を迅速に完了し、生産に移行できることです。同社の施設は、5 軸 CNC フライス盤、CNC 旋盤、エンジン動力計、空気流量試験装置で構成されています。

写真: ネルソン・ハートリー (右) が FUNMAT HT スタジオでエンジン設計のコンセプトについて議論している
付加製造を生産に導入

ビジネスモデルが変化するにつれて、ネルソン氏と彼のチームは、生産チェーンのアイデアを常に最適化して新しいレベルに到達しています。彼らは、積層造形技術を使った部品製造の実験を始め、エンジン開発に3Dプリントを活用する可能性を探り始めました。「私は3Dプリントの利点を非常に早い段階で発見しました。一部のハイエンドポリマーの材料特性は印象的で、当社のエンジンの吸気マニホールドと誘導部品に非常に適しています。吸気ダクトに使用している材料は、25％の炭素繊維を含む高温ナイロン（PA）です。PA-CFの温度適合性は、従来のアルミニウムよりも優れています。熱伝導が非常に遅いため、吸気ダクトを可能な限り低温に保つことができ、低温の空気がエンジンに入ると、燃焼を助けることができます。」ネルソン・ハートリー氏はまた、

「ランナーとベルマウスを 3D プリントするもう 1 つの利点は、設計の柔軟性です。私たちは吸気ポートの形状を非常に重視しており、プレートに丸い穴を単に機械加工するのではなく、シリンダーヘッドの CAD モデルと一致する非常に複雑な曲線や形状を 3D プリントできます。」

FUNMAT HTは生産要件が満たされることを保証します

3D プリントの利点は魅力的ですが、Hartley Engines が困っているのは、テストに成功した 3D プリントのサンプルでさえも「生産要件」を満たせないことが多いことです。

最初の INTAMSYS FUNMAT HT を導入する前、Hartley Engines の高温ポリマーの印刷の成功率は約 15 ～ 20% でした。印刷された部品の廃棄量は Hartley Engines の負担能力をはるかに超えており、一部のプラスチックの価格が 1 キログラムあたり 500 ドル (ニュージーランドへの送料は別途) を超えると、部品を 3D 印刷してサプライチェーンを最適化できる可能性は低くなりました。ネルソン氏は熱く語ります。「業界の多くの人は、3D プリンターで生産部品を作るのは不可能だと言っていますが、INTAMSYS はそれが可能であることを証明してくれました。」

Hartley Engines 社は、2 台目の FUNMAT HT を購入し、現在ワークショップ内に積層造形部門を設立する準備を進めており、さらにもう 1 台の INTAMSYS FUNMAT HT も計画中です。

図: 3D プリント部品、ビレット部品、および事前含浸カーボンファイバー部品の混合物で作られたレーシングエンジン。事業が拡大するにつれ、Hartley Engines は部品をできるだけ早く市場に出すという問題に直面してきました。レーシング部品はすべてカスタマイズされているため、従来の製造プロセスではニーズを満たすことができません。 INTAMSYS FUNMAT HT 3D プリンターのコストは、Hartley Engines の既存の 5 軸 CNC 工作機械のコストの 1/30 です。さらに、従来の製造方法では、機械のセットアップに時間がかかり、面倒です。部品を加工または製造するだけでも、Hartley Engines では、工作機械のセットアップとツールの作成に何時間も費やす必要があります。さらに、積層造形プロセスを適切に計画した後は、複数のプリンターを同時に実行する場合でも、スタートボタンを押すだけで済みます。そのため、FUNMAT HT は CNC マシンをセットアップするよりも実際に効率が良くなり、投資収益率が高くなります。

図：3Dプリント部品は主に吸気マニホールドのエアコーナーと流路に使用されている
3Dプリントはターボエンジンの排気管にも使われています。左下の写真はプリントしたサンプルです。まず、FUNMAT HT を使用してサンプルをブロックで印刷し、次にブロックの表面を慎重に研磨して接合します。下の写真は、複合金型がカーボンファイバーの敷設と硬化の全プロセスを経た後に作られた最終的な高性能製品です。

図: ターボチャージャー付きエンジンのベント。近い将来、ますます多くのレーシングカーメーカーが継続的な革新と探求の中で積層造形技術を導入するようになると思います。また、Hartley Engines のような優れたメーカーが、研究開発の改革と革新を継続し、INTAMSYS と協力してリーン生産方式を推進していくことも期待しています。

Yuanzhu Intelligentについて

INTAMSYSは、高性能材料3Dプリンティングと産業用直接積層造形ソリューションを提供する世界有数のハイテク企業です。長年にわたり精密機器開発と高性能材料研究に携わってきた国内外の世界トップクラスのハイテク企業のエンジニアチームによって共同で設立されました。当社は上海、東莞、ドイツのシュトゥットガルト、米国のミネソタに研究開発、マーケティング、技術サービスセンターを持ち、世界をカバーする完全なマーケティングおよびアフターサービスシステムを確立しています。

INTAMSYS は、航空宇宙、自動車、電子機器製造、消費財、医療、科学研究などの業界に重点を置き、機能テストのプロトタイピング、ツールおよび治具の製造から最終製品の直接大量生産まで、包括的な付加製造ソリューションを提供しています。同社の製品は、機器、ソフトウェア、高性能材料、印刷サービスに及びます。詳細については、www.intamsys.comをご覧ください。

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