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레이싱팀의 3D프린터 사랑

레이싱팀의 3D프린터 사랑

 

자동차 분야는 대량생산이기에 수년전에는 적층제조기술이 적합하지 않다는 견해가 대부분이었습니다. 따라서 주로 단종부품, 모터스포츠 분야와 대량 생산을 앞둔 시작차 제작을 위한 특정분야에서 활용되었습니다. 특히 모터스포츠 분야에서는 3D프린터를 잘 활용하고 있습니다. 왜 그럴까요?

Jim Vurpillat (전 스트라타시스 Automotive and Aerospace 마케팅 디렉터)는 인터뷰에서 “레이싱 팀은 테스트하기를 매우 좋아합니다. 3D 프린터는 그들에게 여러 가지를 시도해 볼 수 있도록 합니다. ” 라고 밝혔습니다.

모터스포츠 분야에서는 0.1초의 시간 단축을 위해 방망이 깎는 장인 정신으로 레이싱카를 커스텀합니다. 수백 번의 테스트를 통해 써킷에 맞는 차를 깎아 냅니다. 일어날 수 있는 모든 변수에 대해 시뮬레이션하고 최적화하는 것이죠. (MMORPG를 좋아하시는 분이라면 Critical rate를 1%올리기 위해 밤을 지새우며 파밍을 한 경험이 있을겁니다.) 모델링 데이터만 있으면 출력이 가능한 3D프린터는 이러한 레이싱업계의 니즈와 찰떡같이 맞아 떨어집니다.

오늘 소개할 내용도 바람저항을 최소화하기 위한 레이싱팀의 풍동테스트 사례입니다.

3D Systems는 최근 SLA타입의 3D프린터 소재인 Accura Composite PIV를 발표했습니다. 해당 소재는 모터 스포츠를 위한 풍동 테스트에서 Particle Image Velocimetry(PIV_입자 이미지 측정기법) 테스트 애플리케이션을 위한 것 입니다. 해당 소재는 Accura Extreme, Accura Fidelity 및 Accura Bond, Accura Phoenix와 같은 소재와 합성하여 제작되었습니다.

3D SYSTEMS는 Alpine F1 팀(옛 르노 F1)과 제휴하여 이 소재를 공동 개발함으로써 자동차에 대한 공기 흐름을 보다 잘 이해하고 풍동 투자를 확대하는데 도움을 주었습니다.

Alpine F1 Team
프랑스 자동차 회사인 르노가 자사의 스포츠카 브랜드인 알핀의 홍보를 위해 기존의 르노 F1팀을 변경한 포뮬러 원 경주팀이다. 2021년부터 다양한 기간 동안 직접 F1 머신을 제작하는 컨스트럭터와 전원 장치 (엔진) 공급 업체로 활동할 예정이다.
출처 : 위키백과

“고객 중심 혁신은 3D SYSTEMS의 핵심가치입니다.” 3D SYSTEMS segment leader, Transportation & motorsports, Kevin Baughei는 “Alpine F1 팀과 협력하여 최신 소재를 개발하는 것은 F1 분야의 3D SYSTEMS의 노하우를 활용하여 고객에게 경쟁 우위를 제공하는 고객 중심 혁신 사례입니다.”라고 전합니다. “우리는 Alpine F1팀의 풍동테스트 결과를 인상깊게 보고 있으며, 이번 시즌 서킷에서 그들의 성공을 기대합니다.”

모터스포츠와 포뮬러1 레이싱에 있어서는 속도가 핵심이고, 자동차를 보다 공기역학적으로 만들기 위해서는 공기 분자와 차량 사이의 마찰을 낮추어야 합니다. 이를 실험하기 위해 연구자들은 통제된 환경에서 정지해 있는 차에 바람을 일으켜 테스트를 진행합니다. 3D 프린팅은 풍동 부품을 만드는 데 오래전부터 사용되었습니다. Accura Composite PIV 소재로 인쇄된 부품들은 전반적으로 테스트를 준비하는데 더 적은 시간이 소요되며, 고해상도 PIV 테스트 데이터를 제공합니다.

3D Systems의 SLA 3D 프린팅은 F1 회사가 견고하고 공기역학적 부품을 효율적으로 제작할 수 있게 해줍니다. 부품을 출력하면 레이저 기반의 입자 이미지 측정기법(PIV) 테스트를 진행합니다.

Particle Image Velocimetry
광학 원리를 이용하여 유동장 내부의 흐름 패턴을 시각화하여 여러 지점에서의 흐름 속도를 동시에 계측하는 유동가시화 장비이다. 유체의 흐름을 잘 따르는 추적 입자를 충분한 양만큼 유체에 투입한 후 레이저 등의 광원(光源)으로 비추고 매우 짧은 시간 동안 추적 입자를 연속적으로 촬영하여 만들어진 영상을 분석함으로써 대상 흐름의 속도와 방향(벡터장)을 얻게 된다.
[네이버 지식백과] 입자영상유속계

부품 표면에서 레이저 광을 반사하면 영상 화질이 저하될 수 있기 때문에 안정적이고 정확한 PIV 테스트가 힘들 수 있습니다. 그렇기 때문에 새로운 Accura Composite PIV가 매우 유용하게 쓰입니다. 고대비 색상으로 반사를 완화시켜 풍동 모델 부품의 PIV 테스트에 안성맞춤입니다.

Alpine F1 팀은 이 신 소재를 사용하여 PIV 테스트에서 레이저 반사 효과를 낮출 수 있다는 것을 보여주었는데, 이것은 공기역학자들이 더 빠른 레이싱카를 만들고 제조하는 데 도움을 주고 있습니다.

“우리는 수 년 동안 3D SYSTEMS와 당당히 협력해왔다. Alpine F1 팀의 시니어 디지털 제조 매니저인 Pat Warner는 “애플리케이션 엔지니어들의 깊은 전문 지식과 업계 선도적인 솔루션은 우리 팀의 소중한 자산이다.”라고 말했습니다. “Accura Composite PIV를 공동 개발하여 우리의 공정이 개선되는 것을 보며 흥미진진했다. 우리는 풍동 테스트를 위해 일주일에 거의 500개의 부품을 생산한다. 소재 고유의 광학적 특성 때문에 현재 풍동 내 PIV 시스템으로부터 보다 신뢰할 수 있는 데이터를 수집하고 있다.”

Accura Composite PIV를 사용하여 생산된 부품은 CAD에서 풍동까지 준비 시간이 현저히 단축되어 공기역학적 분석을 위한 보다 정확한 데이터를 제공합니다.

풍동 부품을 출력하기 위해 다른 소재를 사용하는 경우, 풍동 테스트에 필요한 마감(표면)을 얻기 위해 시간이 많이 걸리는 과정이 수반됩니다. 공동개발한 새로 개발된 Accura Composite PIV는 독특한 색상을 갖고 있기 때문에 3D SYSTEMS는 실제로 ‘워크플로우를 압축’할 수 있고, 효율을 높이기 위한 일부 단계를 없앨 수 있다고 말합니다. 하지만, 색상이 Accura Composite PIV 재료의 유일한 장점은 아닙니다. 또한 인장 및 굴곡률도 높고 열 편향 온도는 100°C의 기계적 특성을 자랑하며, 이는 강도 높은 풍동 시험을 잘 지탱할 수 있다는 것을 의미합니다.

Rick Kang

Rick Kang

Customer Success Manager
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