【3Dプリント】金属3Dプリント製インタークーラーで91%の軽量化を実現

一体化設計で吸気配管の長さを3分の2短縮

公式発表によると、この熱交換器では、まず設計の一体化を実現しています。ターボチャージャーとスロットルボディの間に直接組み込むデュアルモジュール構成を採用することで、吸気配管の全長を3分の2短縮し、エンジンの応答性を大幅に向上させました。

各コンポーネントには、数値流体力学（CFD）によって最適化された生体模倣構造を採用しています。厚さが0.2～0.5mmの範囲で段階的に変化する可変密度の放熱フィン、肉厚わずか0.8mmの薄肉熱交換器、らせん状の内部流路などが含まれます。

円筒形状により、限られたスペースで放熱面積を拡大

熱交換器の外形は全体として円筒形になっており、限られたスペースでより大きな放熱面積を確保できるほか、より合理的なレイアウトも実現できます。

側面の配管接続口は、配管を介して他の部品と接続でき、冷却液やその他の熱媒体の輸送に使用できます。この設計により、他の冷却システムと連携して完全な冷却循環を構成し、放熱効率を高めることができます。

らせん状の内部放熱フィンで空気との接触面積を拡大

内部に設けられたらせん状の放熱フィンも、大きな特徴の一つです。空気との接触面積を増やすことで、放熱効率を大幅に向上させています。

空気がこのらせん状の放熱フィンを通過する際、熱をより効果的に取り除くことができます。従来の平板型設計と比べ、この最適化された構造は、装置の動作温度をより効率的に下げることができます。

コンパクトな構造でインタークーラーをエンジンルーム内に配置

新しいインタークーラーは、マクラーレンやケーニグセグへの部品供給実績を持つオランダのサプライヤーVanDerLeeに供給され、同社のターボチャージャーと組み合わせて使用されます。

コンパクトな構造のため、従来のように車両前部に取り付けるのではなく、エンジンルーム内に配置できます。報告によると、この配置は配管全体の短縮に役立ち、車両の応答性をさらに向上させます。

各コンポーネントを設計要件に合わせてカスタマイズ

各コンポーネントは3Dプリントで個別に製作され、設計上の優先事項に応じてフィンの形状、密度、寸法をカスタマイズできます。

さらに、専用寸法の薄肉熱交換器を一体化することで、システム全体として、より少ない冷却液と小さな表面積で、より優れた冷却効果を実現します。

なぜ熱交換器は金属3Dプリントに適しているのか？

この事例は、熱管理部品における金属積層造形の強みを改めて示しています。従来の製造工程は工具、金型、組み立て方法の制約を受けますが、金属3Dプリントでは複雑な内部流路、薄肉構造、可変密度の放熱フィン、生体模倣形状を直接製造できます。