F1 チームがモータースポーツに 3D プリントを導入したさまざまな方法

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スピード、軽量化、開発サイクルが鍵となるスポーツにおいて、3D プリントと F1 が火事場のように盛り上がるのも不思議ではありません。 F1 では 3D プリンティングの使用が年々拡大しており、チームはそのテクノロジーを活用して開発プロセスをこれまで以上に迅速に推進しています。 この記事では、こうした 3D プリンティングの取り組みの一部と、チームやメーカーがそのテクノロジーをスポーツにどのように組み込んでいるかを調査します。 選ぶべき例はたくさんありましたが、最終的には、これまで F1 で起こったお気に入りのプロジェクトを 6 つ紹介しました。

マクラーレン MCL32 リアウイング フラップ用の複合レイアップ ツール。ULTEM 1010 素材を使用し、Stratasys Fortus 900mc 3D プリンターで製造されました。

2017年、マクラーレンは3Dプリンターを追加購入することで、3D印刷会社ストラタシスとの製造関係を拡大すると発表した。 チームは、部品の印刷、自動車開発の加速、熱に弱いコンポーネントの製造に同社の溶融堆積モデリング (FDM) プリンタを使用してきましたが、その能力を向上させたいと考えていました。

マクラーレンが展示した多くの 3D プリントによるアップグレードの 1 つは、リアウイングのフラップです。 レースウイングのフラップ自体は 3D プリントされていませんが、カーボンファイバー強化複合材料の成形に使用されるレイアップツールは 3D プリントされています。 このツールは、ULTEM 1010 素材を使用した Fortus 900mc Production 3D プリンターで作成され、印刷に 3 日かかりました。 インフォグラフィックに示されている高温複合構造は、リアウイングのダウンフォースを増加させ、車が 1 周あたり数十分の短縮を行えるように設計されています。 このテクノロジーにより、マクラーレンはサーキット固有のダウンフォース要件を迅速に変更し、マシンが最大限のパフォーマンスを発揮できるようにセットアップできるようになりました。

マクラーレンは2023年シーズンもストラタシスの3Dプリンターを使用し続けており、これがF1のサマーブレイクに向けて2番目に速いマシンを保有する理由の1つである可能性がある。

3D プリントされたピストンの上部。 (画像提供：ポルシェ)

一部の F1 ファンは、実際のエンジン ピストンが 3D プリントされた自動車部品であると聞いて驚くかもしれません。 はい、フェラーリは金属 3D プリンティングの探求と、それをエンジン ピストンの製造にどのように使用できるかについて公に語ってきました。 同社は、この技術が車の重量を軽減するだけでなく、エンジンの信頼性も高めることができると信じている。

特にフェラーリは、3D プリントピストンの製造に使用できるさまざまな鋼合金粉末を研究しています。 同社は、一般的に使用されているアルミニウム合金粉末から脱却し、代わりに、極端な温度下でも破損することなく、変形に優れた耐性を持つ鋼合金に依存したいと考えていました。 鋼合金は重いかもしれませんが、フェラーリは部品の強度を維持しながら重量を節約するために、ハニカムパターンなどの軽量化格子デザインを組み込むことができます。

エンジン設計のための 3D プリンティングを検討しているのはフェラーリだけではありませんが、それについて最も積極的に取り組んでいる企業の 1 つです。

3T AM (旧 3T RPD) が開発した 3D プリント ロール フープ コンセプト。 (画像提供: 3T AM)

3D プリンティングと F1 の関係はここ数年で拡大したかもしれませんが、このテクノロジーが主流になる前に、チームは 3D プリンティングが宣伝する利点を提供できることを知る必要がありました。 2012 年、3T AM (旧 3T RPD) はその取り組みを支援し、独自のコンセプトの 3D プリント ロール フープを作成することで、F1 に金属 3D プリントの利点を実証しました。

チタンロールフープは、Ti6Al4V チタン合金と Within Technologies のカスタム格子デザインを使用して、2 kg の重量を節約しました。 この設計は、車両の横揺れ時にドライバーの頭を保護する際に必要な構造強度を生み出すために、内部格子構造を備えた薄壁の組み込みなど、Within Enhanced ソフトウェアを使用して最適化されました。

F1 チームからはロール フープに対する好意的なフィードバックがあり、それ以来一部の F1 マシンに組み込まれています。

EOSの3Dプリントブレーキペダルのコンセプト画像。 （画像提供：EOS）