勝利をつかむ3Dプリント：フォーミュラ2での最新活用事例

フォーミュラレースは、スリルとアクションが交錯する世界。熾烈な競争の中では、わずかなディテールの違いが勝敗を分けます。
トップレベルのエンジニアたちはテクノロジーの限界に挑み、互いに一歩先を行こうとしのぎを削り、一方でドライバーはわずかな判断ミスも許されない中、完璧な走行を目指し全力を尽くします。

今回はその舞台裏を少しだけご紹介します。AIX Racingチームがどのようにして競争力を保ち、そしてFIAフォーミュラ選手権で勝ち抜くためにOriginal Prusaの3Dプリンターをどのように活用しているのかをお伝えします。

AIX RacingとPrusa Researchは、ここ数年にわたり密接に連携してきました。私たちの3Dプリンターとフィラメントは、極限までテストされ、そしてその期待にしっかり応えてきました。
今では、モータースポーツの最高峰においても、3Dプリントが大きな違いを生み出すことがはっきりとわかっています。

チームのチーフエンジニアであるArthur Rencker氏は、次のように語っています：

「3Dプリントのおかげで、あらゆる作業がスムーズになりました」とArthur氏。そしてすぐに、3Dプリントの最大の利点を挙げます。「スピードが早く、現場で正確に作れる。そして、外部のサプライヤーに頼る必要がないことです。」

3Dプリントは、時間の節約にも大きく貢献しています。というのも、F2チームにはそもそも“時間”がほとんど残されていないからです。フォーミュラレースは、サーキット上でのスピードだけでなく、ピットやガレージでのスピードも求められます。

F2では年間14レースが開催されますが、テスト走行の機会は非常に限られており、マシンの改良に関するルールも厳格です。そのため、シーズン中に調整できる時間はごくわずかしかありません。プレシーズンテストでさえ、2〜3回の公式テストセッションに分けられた6日間程度に限られています。さらに、シーズン中のテストはほとんど存在せず、プライベートテストは禁止されており、ごく限られた数の公式テスト日しか設けられていません。

また、F2、F3、F4といったフォーミュラレースでは、すべてのチームが同じ車体とエンジンを使用します。差がつくのは、ドライバーの技術と、わずかな性能向上を引き出すエンジニアの腕前です。そして、ここで登場するのが3Dプリント技術です。

カスタムツールとパーツ

チームのワークショップでは、3Dプリントはあらゆる場面で活躍しています。機能パーツや各種プロトタイプ、さらには工夫のこらされた専用ツールや治具まで、幅広く使用されています。
たとえば、アーサーは私たちに、3Dプリントで製作したカスタムドライバーを見せてくれました。両端に異なるサイズのボルトが付いており、特定のメカニックの手にぴったりフィットするよう設計されたものです。レーストラック上では、こうしたちょっとした工夫が、貴重な1〜2秒の短縮につながることもあるのです。

もうひとつ欠かせないツールが、エンジンを走行の合間やセッション間に冷却するための強力なクーラーです。このクーラー自体は市販されているハードウェアですが、3Dプリントによって機能が強化されています。たとえば、車のエンジン吸気口にぴったりフィットする専用のマウントパーツや、より大容量のバッテリーセルを固定できるように設計されたカスタムバッテリーホルダーなどがそうです。

ほかにも、ボンネットの下には3Dプリントされたパーツがいくつも使われています。たとえば、冷却用の空気を必要なエリアやエンジンの特定部位へと導く、独自の形状を持ったエアフローチューブなどです。これにより、レース中のさまざまな状況に柔軟に対応することができます。アーサーは「3Dプリントなしでこれを実現するのは非常に複雑になる」と話しています。

ドライバーの周囲は「セーフティゾーン」と呼ばれ、このエリアに設置されるすべてのパーツは自己消火性のある素材で作られていなければなりません。そのため、3DプリントされたアクセサリーにはPrusament V0が使用されています。たとえば、コックピット内に取り付けられたこのコネクターホルダーもそのひとつですが……その用途については、アーサーは「秘密だよ」と教えてくれませんでした 🙂

ここでひとつ重要なポイントがあります。もし「こうした3Dプリント部品をテレビやプレスリリースで見かけたことがない」と思った方がいれば、その理由はとてもシンプルです。多くの部品や改良パーツは、研磨されたカーボンファイバー風の質感を模したテープでカバーされているのです。これは、チームが自分たちのノウハウを他チームに知られないよう守るための工夫です！

正確なプロトタイピングで時間を節約

チームでは、Original Prusa MK4を複数台使用してパーツの製作を行い、Original Prusa XLは主にプロトタイピングに使用されています。社内に3Dプリンターを持つ最大の理由は、時間とリソースを柔軟にコントロールできるからです。プロトタイピングの過程では、最終的なパーツを別の製造技術で作る前に、何度もアイデアを試作・改善します。

「まず3Dプリントでパーツを作って試し、調整して、すべてが完璧に機能するようになってから初めてアルミでCNC加工をします」とアーサーは説明します。

彼らが作るパーツは、大型の部品同士を組み合わせる必要があることも多く、その際には誤差のない高精度が求められます。

そんなとき、3Dプリントこそが、限られたスケジュールの中で最も貴重な“時間”を節約してくれるのです。

「3Dプリントによる高精度な試作のおかげで、CNC加工や車両自体にかけられる時間が増えるんです」とアーサーは語ります。「直したり調整したりするものは常にありますからね」と笑顔を見せます。

彼らはさらに、非常に小さく精密なパーツの試作には、SLA方式のOriginal Prusa SL1Sも活用しています。たとえばギアボックスの歯車など、重要な構成部品の試作に用いられています。アーサーが見せてくれたのは、カスタムメイドのコネクタ用エンドキャップ。その他にも、さまざまなプロトタイプや、それに組み合わせる柔軟性のあるパーツなどが3Dプリントされています。

PC-Blend Carbon Fiberは、耐熱性、耐久性、安定性に優れていることから、彼らの定番素材としてすぐに定着しました。Original Prusa Enclosureを使用すれば、こうした高機能素材のプリントも簡単です。シンプルな試作にはPrusament PETGを使用しています。レジンに関しては、ほとんどのモデルにPrusament Resin Toughを、ジョイントや可動部品にはFlexを使用しています。

Original Prusaプリンターが並ぶワークショップ

アーサーが初めて3Dプリンティングに触れたのは大学時代のことでした。車の形状と重量を最適化し、より高いパフォーマンスを目指すために活用しようと考えたのです。多くのメイカーとは異なり、彼は最初に金属3Dプリンティングを試し、その後に熱可塑性樹脂、特にPrusamentフィラメントへと移行しました。

非常に良好なテスト結果を受けて、最初にOriginal Prusa MK3を1台導入し、やがて生産に追いつくためさらに2台を追加導入しました。アーサーは3Dプリントの活用範囲を次々に見出し、現在ではMK4へのアップグレードに加え、Original Prusa XLおよびOriginal Prusa SL1Sも導入しています。

アーサーは、Original Prusa MK4に一目惚れしました。
「このプリンターはすべて自動でやってくれるんです。特に気に入っているのは、自動のファーストレイヤーキャリブレーションですね」と語ります。
「セットアップも簡単で、作業全体のワークフローがとても楽になりました」とアーサーは続けます。

Original Prusa XLの大きな造形サイズは、彼にとって新たな可能性を切り開きました。彼はその限界に挑み続け、今では車の重要なパーツの高度な試作を手がけています。

「XLは本当に気に入っています。MK4と同じくらい速くて信頼できるのに、大きいんです」とアーサーは笑顔で語ってくれました。

そして、ツールヘッドは1つでは足りません。アーサーは今後の計画を明かしてくれました。
「最初は1つのツールヘッドで始めましたが、今では可溶性サポート材を使った複雑なモデルを作るために、2つ目のツールヘッドを注文することに決めました。」

チームは3Dプリンターをレース会場にも持ち込んでおり、Original Prusa MK3S+をエンクロージャーに入れた状態で、AIX Racingとともに世界中を移動しています。毎回のレースで、パーツやコンポーネント、調整部品など、何かしら3Dプリントが必要になるのです。:-)

アーサーによると、フォーミュラレースにおける3Dプリントの未来は非常に明るいとのこと。

「F2チームが全て3Dプリンターを持つようになるのは、もう時間の問題だと思います」と語っています。

Jakub Kmošek, Jakub Fiedler and Štepán Feik