3D Systems가 공개한 NASCAR Ford 사례를 설명하기 위해 만든 이미지입니다. 실제 사례 사진은 아닙니다.
풍동 시험에서는 차체 형상을 조금씩 바꿔 결과를 비교합니다. 실제 크기 패널을 매번 금형으로 만들면 후보 형상을 충분히 시험하기 어렵습니다.
Ford 경주팀과 Stewart-Haas Racing은 SLA로 차체 타일을 출력해 2024 NASCAR Mustang Dark Horse의 공력 형상을 개발했습니다. 이 글은 3D Systems가 공개한 풍동 시험 사례를 바탕으로 정리했습니다.
한 번의 시험에서 수십 가지 형상을 바꿨습니다
개발팀은 먼저 CFD에서 여러 차체 표면을 계산했습니다. 가능성이 있는 형상만 실제 크기 풍동 시험으로 넘겼습니다.
문제는 실물 제작입니다. 전체 차체를 한 번에 출력하지 않고 적당한 크기의 타일로 나눴습니다. 타일은 시험 차량의 하부 프레임에 고정할 수 있도록 설계했습니다.
대형 곡면을 타일로 나누고 조립 정밀도를 확인하는 과정을 설명하기 위한 생성 이미지입니다.
매끈한 표면과 반복 출력이 필요했습니다
타일은 ProX 800 SLA 장비로 출력했습니다. 풍동에서는 작은 표면 차이도 측정값에 영향을 주므로 매끄러운 표면이 필요했습니다.
| 확인 항목 | 사례에서 적용한 방법 |
|---|---|
| 후보 선정 | CFD로 가능성 있는 형상을 먼저 고름 |
| 대형 형상 제작 | 차체 표면을 여러 SLA 타일로 분할 |
| 조립 | 타일을 실제 크기 차량의 하부 프레임에 고정 |
| 형상 검증 | 조립한 차체를 3D스캔해 CFD 데이터와 비교 |
| 풍동 시험 | 타일을 추가·교체하며 공력 계수를 기록 |
공식 사례는 제출 프로젝트에서 대형 출력물 수백 개를 만드는 일이 흔하다고 설명합니다. 한 번의 풍동 세션에서는 수십 가지 패널 형상을 시험했습니다. 정확한 비용 절감액은 공개하지 않았습니다.
같은 시험 차량에서 차체 타일을 바꿔 공력 형상을 비교하는 상황을 설명하기 위한 생성 이미지입니다.
출력 뒤 3D스캔으로 형상을 확인했습니다
타일을 조립했다고 설계 형상이 그대로 나온 것은 아닙니다. 이음선, 체결 위치와 타일 변형이 합쳐지면 전체 곡면이 달라질 수 있습니다.
개발팀은 조립한 차체를 3D스캔했습니다. 스캔 결과와 CFD 원본 표면을 비교한 뒤 풍동 시험으로 넘겼습니다. 큰 부품은 개별 타일 치수뿐 아니라 조립한 전체 형상을 확인해야 합니다.
대형 부품의 분할 기준은 대형 부품 3D프린팅, 나눠 뽑을까 큰 장비로 갈까에 정리했습니다. 자동차 시제품에서 확인할 항목은 자동차 내장 시제품을 3D프린팅으로 만드는 경우에서도 볼 수 있습니다.
풍동용과 양산용 차체는 다릅니다
SLA 타일은 형상 시험에 사용했습니다. 최종 경주용 차체 패널은 확정된 데이터를 바탕으로 탄소섬유 업체에서 별도로 제작했습니다.
풍동 시제품이 하중과 충돌을 견디는 양산 패널을 대신하지는 않습니다. 무엇을 측정할 시제품인지 먼저 정해야 소재와 후처리 범위를 줄일 수 있습니다.
맡기기 전에 확인할 것
- 시험할 전체 크기와 교체할 구역을 표시합니다.
- 타일 이음선이 측정 구역을 지나지 않게 나눕니다.
- 하부 프레임의 체결 위치와 기준면을 정합니다.
- 도장·연마 뒤 허용할 표면 거칠기를 적습니다.
- 조립 후 3D스캔할 기준점과 허용 오차를 정합니다.
