課題
Stewart-Haas Racing チームと他の NASCAR Ford レースチームの空気力学エンジニアリングチームは、新しい2024 NASCAR Ford マスタングダークホースの最高の空気力学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を必要としていました。 この NASCAR 申請プロジェクトには、数か月にフレーム数々の実物大風洞試験が含まれていました。 実物大の風洞試験にはコストがかかるため、各試験セッションで数十種類のボディパネル形状をテストできるようにするための最も効率的な方法はどれですか?
ソリューション
新しいレースカーのボディ形状を NASCAR に提出する場合、Ford レースチームは NASCAR が決定する特定の空力係数の仕様を満たす必要がありました。 プロジェクトの最終段階では、車体の実物大風洞試験時にこれが理想的に達成されます。 最終的な送信テストを成功させるための、開発プロセスは以下のとおりです。
- ボディパネルの形状テストには CFD ソフトウェアを使用しました。CFD (数値流体力学) アナリストが CAD ソフトウェアで複数のボディパネルの形状コンセプトを設計します。 これらのコンセプトは、レースカーの空力性能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。 これらの表面モデルは、次に、これらの表面モデルの空気力学係数を試験するために仮想風洞を表現する CFD ソフトウェアを使用して処理されます。 結果が分析され、良好な性能の可能性を示すコンセプトが、実物大の風洞で試験されるコンセプトとして特定されます。
- CFD サーフェスをソリッド CAD モデルに変換して3 D プリントに活用します。設計エンジニアは CFD サーフェスモデルを3 D 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手頃なサイズのタイルに分割され、プリントされ、組み立てられた場合、元の CFD サーフェスモデルの形状を表します。 これらのタイルは、風洞試験用に実物大の車のシャーシのサブフレームに取り付けられるように設計されています。
- 3 D SystemsのSLAプリンタを使用して部品をプリントします。その後、これらのソリッド CAD モデルは、Stewart-Haas Racing 社内、ミシガン州ディアボーンにある Ford のアディティブマニュファクチャリングセンター、または外部のプリントサービスのいずれかに3 D プリントされます。 3 D プリント技術者は、 3 D Systems の3 D Sprint® ソフトウェアを使用して CAD モデルの向きを設定し、プリントする必要のある方法で CAD モデルを配置します。 これらのファイルは、ビルドプラットフォームごとにプリント時間を最短化、プリント品質を最大化、部品数量を最大化するように配置できます。 3 D Systemsの3 D Sprintソフトウェアは、使用が直観的で、技術者がプリントするCADモデルを迅速にセットアップすることを可能にします。
結果として得られたファイルをProX 800 , SLA マシンに送信して、目的の材料でパーツを高速かつ正確にプリントします。 3 D Systemsは多様な材料を提供しており、中には風洞試験用の部品をプリントするために特別に開発された材料もあります。 その結果、風洞試験に不可欠な滑らかな表面仕上げを持つ部品が得られます。 このような申請プロジェクトでは、数百個の大型部品をプリントするのが一般的です。 3 D Systems の SLA マシンの信頼性は、この多くの部品をプリントする場合に重要です。 多くの場合、これらの部品は風洞試験の期間に合わせてプリントされるので、SLA マシンが信頼性の高いものであることが重要です。3 D Systems SLA マシンは、パーツを24時間/ 7日間プリントする主力パーツです。メンテナンスは最小限で済みます。
- 3 Dプリントされた部品を洞試験車に組み立てます。その後、 3 D プリントされた部品は、実物大の車の下部構造に固定できます。このようにして、車のボディ形状全体を3 D プリントされたタイルによって定義できます。次に、結果として得られたボディ形状を3 D スキャンして、 3 D 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同じであることを検証することができます。
- 自動車は風洞でテストされます。車が風洞でテストされている間、追加の3 D プリントタイルが車に追加または削除され、開発中のさまざまなコンセプトをテストする場合があります。 各「実行」はテストするコンセプトを表し、その結果得られる空力係数が記録され、分析されます。 コンセプトによっては、車のボディの空力性能を向上させるものと、向上させないものがあります。このようにして、空力エンジニアは車のボディの形状を最適化して、将来レーストラックで最高のパフォーマンスを発揮することができます。
車両が申請に必要な空力係数の仕様を満足するまでステップ1 5を繰り返します。数か月を要し、多くのパーツをプリントし、多くの風洞試験を経て、車は NASCAR による最終申請風洞試験の準備が整いました。 この提出試験では、ボディパネル形状が空気力学係数仕様に合格していれば、ボディの形状は2024 NASCAR Ford マスタングダークホースの最終レースカーボディ形状として NASCAR に提出されます。
- 量産ボディパネルを作製。次に、設計エンジニアは、最終的な申請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サイズである CAD サーフェスに変換します。 これらの製造ファイルは、様々な炭素繊維サプライヤーに送信され、 2024年のレースシーズン中にレースで使用される炭素繊維ボディパネルを製造します。
結果:
3 D Systems の3 D Sprint ソフトウェアと3 D プリント SLA マシンは、このような申請プロジェクトを確実に完了させるための適切なツールです。 これらのツールと使用される開発プロセスにより、Ford マスタングダークホースレースカーのボディが製造されました。このレースカーは2024量産車のように見えますが、Ford チームのレースカーがレースと NASCAR カップで勝利するための空力性能を備えています。シリーズ優勝!
