檀国大学における電気自動車レース向けの3Dプリンティング

顧客プロファイル

檀国大学機械工学科に所属する電気自動車研究グループ「R2X（Run to Xtreme）」は、その名の通り、極限を目指して突き進んでいます。ここは、情熱あふれるエンジニアたちが集い、次世代の電気自動車技術の研究、設計、開発を行う拠点です。

2002年に設立されたR2Xには、現在約52名の学生が積極的に参加している。 同チームは、韓国自動車技術者協会（KSAE）が主催する大学生自作カーコンテスト（フォーミュラ・スチューデント）の電気自動車部門に継続して出場しており、革新的な技術と卓越した成績により、国内の大学モータースポーツ界において有力な競争相手としての地位を確立しています。 2024年の大会では、自作の電気フォーミュラカーでE-フォーミュラ部門の奨励賞を受賞するという快挙を成し遂げました。

課題

R2Xは、車両の性能に直結する主要部品の設計・製造を行っています。このプロセスは、長く困難な道のりです。 ガラス繊維やカーボン複合材を手作業で加工するには、実際の部品を製造するまでに多大な時間と労力を要します。限られた時間と人員で活動する学生サークルにとって、手作業に依存していると、より良い成果につながる設計変更や改良にリソースを割くことが難しくなります。

実装上の限界も明らかです。従来の加工方法では、複雑で流線型の形状や、空力特性に最適化された内部構造を持つ部品を製造することはほぼ不可能です。その結果、エンジニアは性能を最大化する設計ではなく、製造が可能な設計に妥協せざるを得ないことがよくあります。これは、チームの創造性や革新性を阻む目に見えない障壁となっています。 R2Xは、こうした制約を「避けられないもの」として受け入れることを拒み、3Dプリンティングという新たな製造パラダイムを駆使してこの課題に正面から取り組んでいます。3Dプリンティングは、より高速で、より軽量、そしてより効率的な車両の製造を可能にする技術です。

解決策

R2Xにおける3Dプリンティングの導入は、単なる新設備の導入にとどまらない、エンジニアリング戦略における大きな転換を意味しています。R2Xは、あらゆる課題に対して単一の技術やツールに依存するのではなく、それぞれの課題に最適なソリューションを適用することに重点を置いたエンジニアリング戦略を確立しました。 私はStratasysの3Dプリンターラインナップを綿密に検討しました。そして、予備調査を終えた後、R2Xは主要コンポーネントの要件を満たすために、SAF、P3、FDM、PolyJetという4つのコア技術を戦略的に選定し、活用しました。

• バッテリー冷却ダクト：電気自動車の心臓部であるバッテリーの冷却効率を最大化するため、R2XはStratasysのSAF（Selective Absorption Fusion）技術とH350プリンターを採用しました。 粉末を原料とするSAF技術のおかげで、気流に最適化された複雑な内部流路を持つ
  冷却ダクトの製作に成功しました。これは、従来の手作業による方法では想像もできなかったことです。
• ハンドルグリップ：ドライバーの操作感に直接影響するハンドルグリップは、Origin One プリンターをベースにした P3（Programmable Photopolymerization）技術を使用して製造されました。 ゴムのような素材「IND 402」を採用することで、滑りを防ぎ、グリップ力を向上させました。R2X は、ドライバーの手に最適にフィットするよう、製造工程中にこの部品を繰り返し改良し、部品の完成度を高めました。
• 一体型エンクロージャー：車両のさまざまな電気部品を保護する大型の一体型エンクロージャーは、F770 3D プリンターを用いた FDM（溶融積層造形）法で製造されました。 最大1メートルのサイズまで一度にパーツをプリントすることで、組み立て工程が簡素化され、接合部の必要性がなくなり、構造的な剛性と軽量化の両方を達成しました。
• ブレーキライトおよび高電圧警告システム：チームロゴを含むブレーキライトおよび高電圧警告システムは、J850 3Dプリンターを用いたPolyJet技術で製造されました。この技術により、フルカラーと透明素材の同時印刷が可能となり、R2Xが求めるロゴの色やデザインを完璧に再現しています。

影響

Stratasysの3Dプリンティングソリューションの導入は、R2Xにおける部品の製造方法の変化にとどまらず、真のイノベーションをもたらしました。まず、開発ワークフローが簡素化されました。これまでバッテリー冷却ダクトの製造や後処理に必要だった時間と労力が削減されたことで、チームメンバーは反復的な作業から解放されました。 このプロセスを通じて確保された貴重な時間とリソースは、設計、シミュレーション、データ分析といった付加価値の高い活動に充てられるようになりました。これは、限られたリソースの中で効率を最大化する必要がある学生チームにとって、かけがえのない競争優位性であると言えます。

その結果もたらされた車両性能の向上は、前例のない成果です。SAF技術で製造された冷却ダクトはバッテリーの過熱を防ぎ、安定した出力を維持します。一方、P3技術で作成された人間工学に基づいたハンドルグリップは、ドライバーの疲労を軽減し、ラップタイムの短縮に寄与します。 FDM技術を用いて一体成形されたエンクロージャーは、車体の剛性を高め、軽量化を図ることで走行性能を向上させ、一方、PolyJet技術で製造された外装部品は、車両全体の品質を高めています。

結論

檀国大学のR2Xとストラタシスとのコラボレーションは、3Dプリンティング技術がいかにして次世代電気自動車の様相を一変させ得るかを如実に示しています。 R2Xは、ストラタシスの多様な技術プラットフォームを活用することで、従来の製造の限界を超え、大胆で独創的なデザインを現実のものとし、車両の性能を極限まで引き上げ、競技での成功を収めました。 そして、R2Xの挑戦はここで終わりません。ヒョン・イェチャン会長は、「チームメンバーと共に、その名の通り、極限へと突き進んでいきます」と述べ、将来への抱負を明らかにしました。