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Van Amersfoort Racing: 분초를 아끼는 3D 프린팅

자동차/항공제조 보조 장치최종 사용 부품

모터스포츠는 언제나 기술 혁신의 발상지였습니다. 스포츠 업계의 엔지니어들은 불철주야 작업에 몰두하면서 자동차, 항공우주, 데이터 분석 등 여러 분야의 전문가들로 구성된 전 세계 혁신가들과 경쟁하여 더욱 빠르고, 강력하고, 안정적인 자동차를 개발하고 있습니다. Van Amersfoort Racing 팀도 예외는 아닙니다.

네덜란드 팀은 Formula 3과 Formula 4에서 경쟁하면서 지금까지 다수의 레이스 및 챔피언십에서 우승을 차지했습니다. 또한 Charles Leclerc, Max Verstappen 같은 최고 인재들이 Formula 1을 준비하는 데 커다란 도움을 주었습니다. 하지만 이러한 성공에도 불구하고 Van Amersfoort Racing 팀은 경쟁에서 앞서 나갈 수 있는 방법을 찾는 데 게을리하지 않았습니다. 이것이 3D 프린팅을 이용하기 시작한 이유입니다.

출발선에서

지난해 Van Amersfoort Racing 팀은 F3 Formula Regional을 준비하면서 유명한 이탈리아 제조사인 Tatuus에서 공급한 섀시를 사용하기 시작했습니다. 이 섀시는 안정성과 높은 마력으로 잘 알려져 있습니다. 모든 것이 순조로워 보였지만 앞을 가로막는 장애물이 하나 있었습니다.

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비디오 시청

Van Amersfoort Racing의 Formula 3 팀에서 기술 이사를 맡고 있는 Remco Advocaat는 "우리는 레이스가 시작되기 불과 2주 전에 차량을 받았습니다. 차량이 정비소에 도착했지만 아무런 도구도 없었습니다. 단 2주 만에 우리 힘으로 첫 레이스를 준비해야만 했습니다."라고 말했습니다.

Formula 차량은 트랙에 나서기 전에 완벽하게 튜닝을 마쳐야 합니다. 1/10초 차이로 시상대에 올라서는 우승자의 기쁨을 누리거나, 패배자의 비애를 느낄 수도 있는 정밀 과학이기 때문입니다. Van Amersfoort 팀은 레이스까지 불과 2주를 남기고 어려운 상황에 빠졌습니다.

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Van Amersfoort Racing 팀의 정비소

Remco는 "바로 이때 적층 제조는 우리에게 커다란 도움이 되었습니다. 도구를 제작하는 데 이틀이면 충분했거든요. 이전과 같이 금속 제조 방식을 사용했다면 상상조차 못할 일이었습니다."라고 밝혔습니다.

Van Amersfoort Racing 팀은 3D 프린터를 사용해 맞춤형 도구를 개발하여 차량을 세부적으로 튜닝하는 데 일분일초를 아끼지 않았습니다. 예를 들어 리어 얼라인먼트 도구는 Formula 3 차량의 후미등에 설치할 수 있도록 제작되었습니다. 이로써 정비사들이 차량 휠을 트랙에 따라 빈틈없이 정확하게 조정할 수 있었습니다.

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비디오 시청

출발선에서 결승선까지

리어 얼라인먼트 도구는 카본 로드를 이용했으며, 여기에서 연장된 와이어가 차량의 중심점 기준으로 작용합니다. 따라서 카본 로드의 위치가 반드시 정확해야 합니다. PLA 같은 표준 재료는 강도와 강성이 부족하기 때문에 팀은 Clariant에서 생산한 탄소 섬유 강화 재료를 가지고 시험하기 시작했습니다.

Remco는 "우리는 기존 재료를 사용해 수없이 프린트했지만 Clariant의 탄소 섬유 재료는 가능성이 무궁무진했습니다. 이제는 극한의 작업 환경에서도 견디는 솔루션을 찾아낼 수 있습니다."라고 강조했습니다.

Clariant PA6/66 20CF is a nylon material that contains 20% carbon fiber, offering the perfect properties for the job. Because the Ultimaker S5 uses an open-filament system, it had no problem printing the material using an Ultimaker CC 0.6 print core.

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Clariant의 탄소 섬유 강화 3D 프린팅 재료를 사용하는 Van Amersfoort Racing

또한 Clariant는 PET-G 필라멘트를 맞춤 제작하여 팀에게 제공했습니다. 이 필라멘트는 리어 얼라인먼트 도구의 '내부 쿠션' 용도로 도구 설치 시 도장면이 긁히는 것을 방지하는 데 사용됩니다. PET-G는 Van Amersfoort Racing Formula 3 차량의 데칼과 동일한 형광 오렌지 색상으로 맞춤형 사이드팟 에어 블로워 같은 도구들이 팀에서 추구하는 심미적 특성에 따라 날렵하고 전문적인 모습을 보일 수 있도록 설계되었습니다.

챔피언에 오르는 길

While the team’s engineers were creating advanced tools using the Ultimaker S5, other Van Amersfoort Racing team members began to see the possibilities of 3D printing.

Remco는 "3D 프린팅에 대한 신념이 회사 내부에서 확산되었습니다. 이제는 정비사가 3D 프린트된 도구를 요청하는 경우가 많아졌습니다."라고 말했습니다.

Van Amersfoort Racing 팀은 이전에는 너무 까다로워서 해결조차 어려웠지만 이제는 3D 프린팅 덕분에 다양한 방식으로 접근하여 솔루션을 제작할 수 있게 되었습니다. 예를 들어 정비사들이 프런트 브레이크 문제를 해결하면서 차량의 서스펜션에 설치할 수 있도록 간단한 도구 홀더를 제작했습니다. 이제는 정비할 때마다 차량 조립에 필요한 도구나 부품을 시야에서 벗어나지 않는 거리에 두어 언제든지 손만 뻗으면 접근할 수 있습니다.

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3D 프린트된 도구 홀더로 정비사가 도구에 쉽게 접근할 수 있습니다

3D 프린팅 기술은 Van Amersfoort Racing 팀의 사실적인 레이싱 시뮬레이터에도 적용되었습니다. 이 시뮬레이터는 드라이버가 트랙과 차량, 그리고 운전자 안전 시스템인 헤일로(Halo)에 스스로 익숙해질 수 있는 기회와 시간을 제공합니다. 헤일로는 운전석을 둘러싼 커브드 바로 구성되어 드라이버의 머리를 보호합니다. 헤일로는 드라이버의 부상을 크게 줄여주기도 하지만 트랙을 바라보는 시야에 영향을 미치기도 합니다.

실제 헤일로는 비용이 약 €4,000이지만 기존 제조 방식으로는 재현하기 어렵습니다. Van Amersfoort Racing 팀은 3D 프린터에서 비교적 간단한 방법으로 4개의 프린트물을 제작하고 서로 접착한 후 탄소 섬유 시트로 래핑 처리하여 헤일로를 제작했습니다. 그 결과, 시뮬레이터에 사용할 정도로 충분히 강력한 헤일로로 입증되어 현재 시뮬레이터에서도 드라이버에게 실제와 같은 트랙 시야를 보여줄 수 있습니다.

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비디오 시청

앞으로 가야 할 길

Van Amersfoort Racing의 엔지니어들은 3D 프린터를 사용해 다양한 도구, 지그 및 고정구를 제작하여 프로세스 효율을 높이는 동시에 정비소와 피트에서 더욱 쉽게 작업할 수 있게 되었습니다. Van Amersfoort Racing 팀은 앞으로도 거의 매일 3D 프린팅을 비롯한 기타 기술을 활용해 새로운 응용 분야를 탐구하여 레이싱 혁신에 앞장서 나갈 것입니다.

Remco는 이렇게 말했습니다. "보유하고 있는 F3 차량과 F4 차량의 규모가 크기 때문에 3D 프린팅을 응용할 수 있는 분야는 정말 광범위합니다. 차량 제조사 같이 규모가 큰 기업들도 3D 프린팅을 사용해 다양한 도구를 제작할 수 있을 거에요."

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