F1 팀이 모터스포츠에 3D 프린팅을 적용한 다양한 방법

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속도, 무게 감소, 개발 주기가 핵심인 스포츠에서 3D 프린팅과 F1이 불타오르는 집처럼 인기를 끄는 것은 당연한 일입니다. 매년 F1에서 3D 프린팅의 사용이 확대되었으며 팀은 이 기술을 활용하여 개발 프로세스를 그 어느 때보다 빠르게 추진하고 있습니다. 이 기사에서는 이러한 3D 프린팅 노력 중 일부와 팀과 제조업체가 이 기술을 스포츠에 통합하는 방법을 살펴봅니다. 선택할 수 있는 사례가 너무 많았지만 결국에는 지금까지 F1에서 진행된 가장 좋아하는 프로젝트 6개를 강조했습니다.

ULTEM 1010 재료를 사용하여 Stratasys Fortus 900mc 3D 프린터에서 제작된 McLaren MCL32 리어 윙 플랩용 복합 레이업 도구입니다.

2017년 McLaren은 자사의 3D 프린터를 더 많이 구매하여 3D 프린팅 회사인 Stratasys와의 제조 관계를 확장한다고 발표했습니다. 팀은 부품을 인쇄하고, 자동차 개발을 가속화하고, 열에 민감한 부품을 제조하기 위해 회사의 FDM(융합 적층 모델링) 프린터를 사용해 왔지만 그 능력을 높이고 싶었습니다.

McLaren이 선보인 많은 3D 프린팅 업그레이드 중 하나는 리어 윙 플랩이었습니다. 레이스 날개 플랩 자체는 3D 프린팅되지 않았지만 탄소 섬유 강화 복합재를 성형하는 데 사용된 레이업 도구는 3D 프린팅되었습니다. 이 도구는 ULTEM 1010 재료를 사용하여 Fortus 900mc Production 3D 프린터에서 제작되었으며 인쇄하는 데 3일이 걸렸습니다. 인포그래픽에 표시된 고온 복합 구조는 리어 윙의 다운포스를 증가시키고 차량이 랩당 수십 분의 1을 줄이는 데 도움이 되도록 설계되었습니다. 이 기술을 통해 McLaren은 회로별 다운포스 요구 사항을 신속하게 변경하고 차량이 최대 성능을 발휘하도록 설정할 수 있었습니다.

McLaren은 2023 시즌에도 Stratasys 3D 프린터를 계속 사용하며 F1의 여름 휴가를 앞두고 두 번째로 빠른 자동차를 보유하게 된 이유 중 하나일 수 있습니다.

3D 프린팅된 피스톤의 상단 부분. (사진=포르쉐 제공)

일부 F1 팬들이 듣고 놀랄 수 있는 자동차 부품 중 하나는 3D 프린팅된 실제 엔진 피스톤입니다! 예, Ferrari는 금속 3D 프린팅에 대한 탐구와 회사가 이를 사용하여 엔진 피스톤을 제조할 수 있는 방법에 대해 공개적으로 이야기했습니다. 회사는 이 기술이 자동차의 무게를 줄이는 데 도움이 될 뿐만 아니라 엔진의 신뢰성도 높일 수 있다고 믿습니다.

특히 Ferrari는 3D 프린팅 피스톤을 제조하는 데 사용할 수 있는 다양한 강철 합금 분말을 탐색해 왔습니다. 이 회사는 일반적으로 사용되는 알루미늄 합금 분말에서 벗어나 극한의 온도에서도 파손되지 않고 변형에 더 잘 견딜 수 있는 강철 합금에 의존하기를 원했습니다. 강철 합금은 더 무거울 수 있지만 Ferrari는 부품의 강도를 유지하면서 무게를 줄이기 위해 벌집 패턴과 같은 무게 절약 격자 디자인을 통합할 수 있습니다.

페라리는 엔진 설계를 위한 3D 프린팅을 탐구하는 유일한 기업은 아니지만 이에 대해 가장 적극적으로 참여하고 있는 기업 중 하나입니다.

3T AM(이전의 3T RPD)에서 개발한 3D 프린팅 롤 후프 컨셉입니다. (이미지 제공: 3T AM.)

3D 프린팅과 F1은 최근 몇 년간 관계를 확대했지만 기술이 주류가 되기 전에 팀은 3D 프린팅이 선전된 이점을 제공할 수 있다는 것을 알아야 했습니다. 2012년에 이전에 3T RPD였던 3T AM은 이러한 노력을 도왔고 자체적인 3D 프린팅 롤 후프 컨셉을 제작하여 F1에 금속 3D 프린팅의 이점을 보여주었습니다.

티타늄 롤 후프는 Ti6Al4V 티타늄 합금과 Within Technologies의 맞춤형 격자 디자인을 사용하여 2kg의 무게를 줄였습니다. 차량 롤링 중 운전자의 머리를 보호하는 데 필요한 구조적 강도를 생성하기 위해 얇은 벽과 내부 격자 구조의 통합을 포함하여 Within Enhanced 소프트웨어를 사용하여 디자인을 최적화했습니다.

F1 팀은 롤 후프에 대해 긍정적인 피드백을 받았으며 이후 일부 F1 차량에 통합되었습니다.

EOS의 3D 프린팅 브레이크 페달 컨셉 이미지. (이미지 제공: EOS)