Elan Motorsports는 연료 매니폴드를 개발하는 데 도움이 절실했습니다. 복잡한 부품과 열악한 탱크 환경은 EMT에게 풀기 어려운 과제였기 때문입니다. 이에 따라 SLS 소재를 사용해 새롭게 개발된 매니폴드를 직접 제조하여 Indianapolis 500 같은 일부 레이스에서 사용했습니다.
부품 복잡성, 까다로운 탱크 환경
Panoz 그룹 자회사인 Elan Motorsports Technologies(EMT)는 경주용 자동차를 제조하면서 다양한 응용 분야에서 탄소 복합재 기술을 사용하고 있습니다. EMT와 Panoz 그룹은 촉박한 기한에 부딪혀 3D Systems 제조 서비스 팀과 협력해 일부 경주용 자동차 차체의 메탄올 연료 탱크에서 사용할 2-부품 어셈블리인 연료 벤트 매니폴드를 개발했습니다.
하지만 부품 복잡성, 탱크 환경 등 극복해야 할 과제들이 많다 보니 쉽지 않은 일이었습니다. 부품이 복잡할 뿐만 아니라 첫 테스트라는 점에서 너무 적은 제작 수량으로는 기존 생산 툴링과 비교해 비용과 시간을 정당화하기에 무리가 있었습니다.
높은 강도로 고온에서도 변형이 일어나지 않는 부품
또한 탱크 환경에서 발생하는 응력이 높다 보니 부품 성능에 문제가 없어야 한다는 점도 넘어야 할 과제였습니다. 부품이 메탄올 연료 탱크에 완전히 잠기기 때문에 화학적 내성을 지니는 동시에 메탄올 연료를 흡수해서는 안 됩니다. 부품이 연료를 흡수하면 탱크 내에서 팽창하여 심각한 통풍 문제를 초래할 수 있기 때문입니다. 그 밖에 변형 방지와 강도 역시 EMT와 3D Systems 팀이 극복해야 할 과제였습니다. 높은 온도, 극심한 진동 같은 응력이 발생한다는 것은 연료 벤트 매니폴드가 고온에서도 원형을 유지할 수 있도록 강도가 높아야 하는 동시에 진동이 일어나도 느슨해지는 일 없이 초기 설계에 따라 탱크에 부착되어 있어야 한다는 것을 의미합니다. 이에 따라 표준 원형 제작 방식에 대해 독자적인 접근 방식이 절실했고, 이렇게 직접적인 제조 과제를 해결하려면 3D Systems가 반드시 필요했습니다.
테스트 과정에서 우수한 성능
업계 최고의 서비스 팀으로 신속한 온라인 견적과 혁신적인 제조 솔루션을 제공하는 3D Systems는 직접 제조 부품이 우수한 강도를 바탕으로 가혹한 고온 조건을 견딜 수 있어야 한다는 점을 발견하고 3D Systems의 선택적 레이저 소결(SLS) 프로세스를 비롯해 높은 인성과 내충격성을 자랑하는, 새로운 소재인 DuraForm EX Plastic을 빠르게 선택했습니다.
Jason Dickman은 "DuraForm EX Plastic이 없었더라면 아무것도 하지 못했을 거예요. 이 소재를 사용해 성공한 회사들도 많습니다."라고 말했습니다.
3D Systems는 파트너 한 곳과 협업하면서 수명을 고려해 DuraForm EX Plastic과 새로운 다층 기법을 사용한 끝에 기능이 향상된 어셈블리를 개발했습니다. 연료 벤트 매니폴드는 템퍼링 플라즈마 용사법과 침투 코팅을 결합하여 테스트에서도 좋은 성적을 받았습니다.
전체 두께는 25~38마이크론(1~1.5mil)으로 측정되었습니다. 템퍼링 프로세스는 20분 밖에 걸리지 않았고 몇 분만에 건조되었습니다.
경주용 자동차에도 사용되는 DuraForm EX 소재
EMT는 모터 레이스에 최적화된 부품을 계속해서 제작하면서 연료 벤트 매니폴드에 사용된 3D Systems 직접 제조 솔루션이야 말로 설계와 기능 측면에서 탁월하여 어느 누구에게도 뒤지지 않는다는 사실을 깨달았습니다. EMT와 Panoz 그룹은 Indianapolis 500, Michigan 300, Las Vegas Race, Florida INDY 자동차 경주 등 여러 레이스에서 새로운 DuraForm EX 소재로 제작한 부품을 성공적으로 사용했습니다.
