【3Dプリント】FORZE水素レーシングチーム、プロトタイプ開発に3Dプリント技術を導入

Forzeレーシングチームは、45名の学生ボランティアによって運営されており、水素を動力源とするル・マン仕様のプロトタイプカー「Forze 9」の開発に取り組んでいます。
同チームはベネルクス三国のスーパーカー・チャレンジに参戦し、モータースポーツにおけるクリーンエネルギーの普及、特に水素自動車の発展を目指しています。

限られたリソースと厳しい開発スケジュールに対応するため、チームは試作設計、製造、設計の反復プロセスを加速させる重要な技術として3Dプリントを採用しました。
3Dプリントを導入することで、部品を迅速に製作・改良し、設計を最適化するとともに、水素レーシングカーの製造特有の課題にも柔軟に対応できるようになりました。
この手法はエンジニアリングの開発サイクルを短縮するだけでなく、さまざまな設計を試すことも可能にしています。

チャンピオンを目指して
学生主体のチームであるForzeは、限られた予算や外部の製造サービスを利用する難しさなど、多くの課題に直面しています。
CNC加工などの従来の製造方法では、納期が長く、コストも高額になります。
水素自動車の開発は複雑であるため、動的テストや設計の反復・改善を行うには、迅速な試作が不可欠です。特に、部品の適切な組み付けと機能を確保するうえで重要となります。

Method XL 3Dプリンターは、Forzeチームのワークフローの中核となっています。
デュアルエクストルーダーシステム、305 x 305 x 320 mmの大きな造形サイズ、使いやすい機能を備えており、高品質で信頼性の高い部品を効率よく造形できます。これにより、車両の重要なシステムに必要な試作品を迅速に製作できるようになりました。
このプリンターは、車両のさまざまな部品間の適合性を高めるうえでも役立っています。部品を素早くテストして組み付け状態を確認できるため、より大きなコンポーネントに影響が及ぶ前に、潜在的な問題を発見することができます。

特に、ABS、カーボンファイバー、水溶性サポート材などを使用して部品を製造できることは、大きなメリットです。
これにより、過酷な環境での使用に不可欠な、軽量かつ高強度の試作部品を製作できます。

チームは主に、耐久性があり扱いやすいABSを試作に使用しています。一方、カーボンファイバー材料は、構造部品など高い強度が求められる用途に使用しています。
水溶性サポート材は温水に入れることで簡単かつ迅速に溶解するため、複雑な形状やサポート材の除去が難しい部品の製作に適しています。
PLAも使用できますが、主に小型で重要度の低い部品に使用しています。

3Dプリントの導入により、試作開発にかかる時間は大幅に短縮されました。
従来の製造工程では数週間かかっていた作業が、現在では数時間で完了することもあります。その結果、チームはすぐにフィードバックを得て、より迅速に設計を改善できるようになりました。

3Dプリントがチームの連携にもたらした影響
3Dプリントの導入によって、チームの協力体制にも変化が生まれました。
当初は1台のプリンターを使った試作への関心から始まりましたが、現在では複数の部門で広く活用されています。
チームは3Dプリントを活用することで、設計の反復と生産をより効率的に行えることをすぐに理解し、日常業務に欠かせない技術として定着させました。

プリンター自体は使いやすいものの、チームはスライス、材料の特性、後処理技術についても学習を重ねました。
チーム内で知識を共有し、経験豊富なメンバーが3Dプリント初心者をサポートしています。
さらに、デジタルファクトリーのプラットフォーム管理や、材料特有の課題など、より複雑な問題の解決を担当する「管理者」の役割も設けられています。

「このプロセスを通じて、私たちは多くのことを学びました」と、機械エンジニアのErnst Paardekooper氏は語ります。
「私たちには3Dプリントに関する相談体制があり、誰かが問題に直面したときには、スライスや材料に詳しいメンバーがサポートします。
プリンターは直感的に操作できますが、材料設定など、最初は正しく設定するのが難しいこともあります。」

Forzeのような学生チームにとって、3Dプリントは将来のキャリアに直接役立つ貴重な実践経験となります。
迅速な試作、設計の反復、問題解決の能力を身につけることで、学生は企業から高く評価される実践的かつ業界に直結したスキルを習得できます。
こうした経験は、迅速な試作や製品開発サイクルが重要となる自動車、航空宇宙、消費財などの業界で働くための準備にも役立ちます。

今後の拡張計画
Forzeチームの活動が進展するにつれ、3Dプリントの活用範囲をさらに広げることを期待しています。
このプリンターは、大型の造形物や複雑な設計にも対応できるため、構造部品やカスタム治具など、より多くの部品を3Dプリントで製作する可能性が広がっています。

チーフ・シャシー・オフィサーのKoen Vogels氏は、次のように述べています。「現在、すでに多くの部品を3Dプリントで製作しています。設計の反復を続けるなかで、今後さらに活用範囲を広げていく可能性があります。信頼性が高く、使いやすいプリンターを導入したことで、私たちはすでに大きなメリットを得ています。新しいアイデアを迅速かつ効率的に試せるようになりました。」

競争力の向上
3Dプリントは、水素自動車の開発に欠かせない重要なツールとなっているだけでなく、学生たちが将来のキャリアに必要なスキルを身につけるうえでも役立っています。

教育現場で3Dプリントに触れることは、産業界での導入が進む先進的な製造技術を学生が実際に体験する機会となります。
現在、多くのエンジニアにとって、製品開発に3Dプリントを活用するスキルは重要です。Forzeのようなチームは、学生が卒業前に実際の開発現場でこれらのスキルを身につける機会を提供しています。