Artec Eva로 초강력 고성능 레이싱 부품 리버스 엔지니어링

Matthew McMillion

요약: 한 전문 레이싱 팀은 빠듯한 마감 시한 내에 고성능 자동차 부품을 리버스 엔지니어링할 수 있는 효과적인 방법을 찾아서 필요에 따라 재료뿐만 아니라 디자인을 수정해야 했습니다.

목표: 경량의 전문 3D 스캐너를 사용하여 고해상도 컬러로 전체 자동차 부품을 디지털로 캡처하고 필요한 경우 CAD에서 디자인을 수정한 다음 최종 부품을 3D 프린팅 또는 CNC 절삭하기.

사용 도구: Artec Eva

가속기를 밟고 자동차가 4.4초 만에 시속 0에서 60마일로 우르릉거리며 질주할 때 Sergey Karyakin은 무언가를 의심할 시간이 없습니다. 그의 팀인 SNAG Racing은 모로코, 칠레 및 페루의 사막, 볼리비아 산맥 그리고 러시아와 몽골의 광대한 대초원에서 크로스컨트리 경주에 참가합니다. 이 팀의 맞춤형 차량은 모든 고도와 온도 범위에서 혹독한 조건을 겪습니다.

모로코 Rallye du Maroc 2019에서 SNAG Racing의 맞춤형 레이스 자동차 중 하나

그들이 참가한 가장 최근의 경주는 2019년 10월에 열린 Rallye du Maroc으로, 무사히 1,557마일(2,506km)을 달려 결승선을 통과해야 하는 5일간의 경주였습니다. 행동보다 말이 쉽습니다. Rallye는 눈에 보이는 한 소금 사막을 넘어 바로 앞에 사각지대가 많은 산을 따라 모래 언덕 넘어 바위가 산재한 사막을 지나 자동차를 몰았습니다. 모든 결과가 나온 후 SNAG Racing은 참가한 부문에서 은메달을 획득했습니다. 그리고 그것은 그 팀의 첫 번째 승리가 아닙니다. 전혀 그렇지 않습니다.

Rallye du Maroc에서 은메달을 획득한 SNAG Racing(왼쪽 Anton Vlasiuk 및 오른쪽 Sergey Karyakin)

SNAG Racing은 상용 경주용 자동차로 경주하지 않습니다. 오히려 172 마력의 Can-Am Maverick X3 RS Turbo R로 시작하여 FIA(Fédération Internationale de l' Automobile)의 경주 참가 요건을 지키기 위해 새롭게 팀을 정비하지만 거기서 멈추지 않습니다. 적극적으로 지원하는 기업 스폰서들이 있는 전문 레이싱 팀으로서 SNAG Racing은 오랫동안 휴식할 수 없습니다. 그리고 그렇게 하지도 않았습니다.

Sergey는 자동차 경주에 나가기 시작한 초창기부터 경주에서 이기거나 지는 것의 차이는 단순히 운 이상이라는 것을 알았습니다. “레이서들이 모두 최고 수준급일 때 약간의 성능 향상만으로도 결승선을 먼저 통과하는 데 필요한 황금 같은 몇 초가 중요”하다는 그의 말대로 크게 경주에서 좌지우지하는 것은 자동차 자체입니다.

Rallye du Maroc 2019에서 Sergey Karyakin과 공동 레이서 Anton Vlasiuk 경주의 분할 화면 보기

다음 단계로 성능을 높이기 위해 그들은 자동차의 새로운 구성 부품을 설계하고 무게를 줄이고 강도를 높이고 기동성을 높이기 시작했습니다. 원래의 디자인 프로세스의 초기 단계는 종이 모델링을 사용하여 모형을 만든 후 판금으로 전환하여 용접한 다음 다단계 제조 프로세스를 시작하는 것이었습니다. 단 하나의 간단한 부품을 설치할 수 있게 준비하는 데 2개월 이상 걸리는 것은 흔한 일이 아니었습니다. 그러나 다른 국가에서 열리는 또 다른 경주 전에 몇 주만 주어지는 빡빡한 일정 때문에 부품을 만드는 이 오래된 방법은 용납할 수 없었습니다.

이때 Sergey는 3D 스캐닝 및 적층 가공을 알았습니다. Artec의 대리점인 Cybercom Ltd는 그에게 전문 휴대용 3D 스캐너인 Artec Eva를 소개했습니다. Eva는 리버스 엔지니어링, 제조, 의료 및 기타 분야에서 전 세계적으로 사용되는 경량 3D 스캐너입니다. Cybercom은 서비스 제공업체뿐만 아니라 3D 스캐닝 및 프린팅 전문업체이며 모든 관련 용도에 맞는 광범위한 솔루션을 제공합니다.

Cybercom은 Artec Eva와 Artec Studio 스캐닝 및 후처리 소프트웨어를 함께 사용하여 제작 시간과 비용을 줄이면서 더 높은 사양의 자체 부품을 만드는 방법을 Sergey와 그의 팀에 보여주었습니다.

작업장에서 Artec Eva로 스캐닝

그 후 수 주일 동안 Sergey와 그의 팀은 오늘날에도 여전히 사용하고 있는 3D 스캐닝 및 디자인 프로세스를 실시했습니다. Sergey는 그 작업 흐름에 대해 “우선 스캔할 부품을 준비합니다. 이는 a-암, 장착 점, 충격, 링크, 너클, 기타 서스펜션 및 프레임 부품 등이 될 수 있습니다. 최상의 결과를 얻을 수 있도록 표면을 깨끗이 정리하여 제자리에 고정되었는지 확인한 다음 스캔 버튼을 누르고 스캐너를 물체 주위로 이동하여 3D 스캔이 그대로 나타나는 노트북 화면을 보면서 스캔합니다. 솔직히 말하면 누워서 떡 먹기입니다”라고 말합니다.

Artec Eva를 통해 원래 부품의 형상과 장착 지점을 정밀한 1mm 미만의 3D로 디지털 방식으로 캡처함으로써 SNAG Racing은 모든 부품을 더 가볍고 강하며 내구성이 뛰어나게 리버스 엔지니어링하여 모든 경기에서 셀 수 없이 마주치는 혹독한 조건에 맞는 더 빠르고 강건한 자동차로 바꿀 수 있었습니다. 때로는 디자인은 매우 극적으로 바뀌고 장착 지점만 동일하게 유지되는 반면 수정 사항은 미묘하고 새로운 고성능 소재로 전환하는 데 주로 중점을 둡니다.

SNAG 경주용 자동차를 스캐닝하는 Artec Eva

팀원 모두 생산 능력과 짧아진 작업 시간에서 크게 대비된다는 것을 알았습니다. Sergey는 “실제로 우리 중 한 명이 Artec Studio에서 후처리 작업을 포함하여 점심시간 전에 6천 개 부품을 스캔한 다음 그날 오후 3D 모델을 CAD로 내보낼 수 있습니다”라고 말하며, "때로는 우리는 작업하는 부품에 따라 AutoCAD, 다른 경우에는 Bosch Rexroth CAD 소프트웨어 또는 다른 CAD 시스템에서 CAD 작업을 합니다”라고 덧붙였습니다.

진행 중인 3D 스캔을 표시하는 Artec Studio 소프트웨어

오늘날 처음부터 끝까지 맞춤형 설계를 하고 새로운 부품을 생산하는 데 최대 3주가 소요되며 여기에는 초기 3D 스캐닝부터 CAD 디자인, CNC 절삭 또는 다양한 플라스틱, 금속, 탄소, 케블라 등의 3D 프린팅에 이르는 모든 것이 포함됩니다. SNAG Racing이 3D 스캐닝 및 적층 가공을 통해 얻은 가장 큰 혜택 하나는 새로운 가능성에 대한 완전한 길이 열렸다는 것입니다.

3D 스캐닝 및 3D 프린팅 후 경량 계기판 준비하기

“저는 이것이 바로 소규모 팀 경주의 미래라고 말할 수 있습니다. 고급 교육을 필요로 하지 않습니다. 저는 디자인 엔지니어가 아닌 경주용 자동차 운전자이지만 이 작업을 할 수 있습니다. 그리고 저의 기술자들이 이제 이것을 하고 있습니다. Artec을 사용하면 우리가 지금 만들고 있는 종류의 부품, 우리가 그러한 부품이 정확하게 어떻게 그리고 언제 필요한지에 대한 유연성과 노하우를 갖고 있지 않을 부품 공급업체에 의존하지 않고도 단기간에 새로운 구상을 디자인하고 구현할 수 있습니다"라고 Sergey는 말했습니다.

맞춤형 계기판 설치하기

그는 이어 “Artec은 제가 상상했던 것보다 우리의 창의적인 영역을 넓힐 수 있게 해줍니다. 물론 시중에서 구할 수 있는 랠리 자동차이지만, 거기에서부터 3D 스캐닝은 단기간 내에 예산의 범위 안에서 정확하게 우리가 꿈꿔왔던 자동차를 만들 기회를 주었습니다.

제가 3D 스캐닝과 3D 프린팅을 처음 검토하고 있을 때 이 작업을 직접 시도하는 것은 위험하다고 말한 구습을 따르는 사람들이 있었습니다. 그러나 저는 그 사람들의 말을 듣지 않았습니다. 그 사람들의 말을 듣는 것은 다른 모든 사람에 뒤처져 줄 서 있는 것을 의미합니다. 그리고 저는 선두에 서고 싶습니다. 저에게 3D 스캐닝의 핵심은 기다리며 누군가가 우리에게 당장 필요한 것을 만들어 주기를 바라지 않고 바로 우리 자신이 가장 잘 작동한다고 생각하는 것을 만들 수 있는 혁신의 힘을 바로 여기에서 우리에게 안겨주는 것입니다”라고 말했습니다.

Rallye du Maroc 2019에서 극단적으로 자동차를 몰고 있는 Sergey

이후 사내 부품의 내구성과 수명에 대한 의구심은 오랫동안 사라졌습니다. 특히 처음에 그 방향에 심각한 우려가 있었습니다. 그러나 시간과 경험을 통해 그들이 옳았다는 것이 입증되었습니다.

Sergey는 “품질 검사에 대한 우리의 생각은 다음과 같습니다. 우리는 모두 경주의 전문가이기 때문에 경주의 각 구간 후에 바로 품질 검사에 들어가서 맞춤형 부품을 자세히 살펴보기 때문에 어떤 종류의 마모가 있는지 알 수 있습니다. 새로운 디자인은 훨씬 더 많이 검사하므로 우리가 모르고 지나치는 것은 없습니다. 우리는 항상 새로운 재료와 디자인을 실험하고 있으며, 모든 것에 대해 자세히 기록하고 있습니다. 이것이 제가 생각하는 한 그것을 할 수 있는 유일한 방법입니다”라고 설명했습니다.

Rallye du Maroc 2019에서 은메달을 향해 경주하는 Sergey

Sergey는 전 세계의 경주에서 모든 디자인을 통해 얻은 승리의 결과를 통해 고성능 수정 면에서 다음 단계에 도전하고 싶기 때문에 거기서 멈추지 않고 있다고 말하며, “우리는 현재 다양한 복합 재료를 금속과 융합하여 두 장점을 활용하여 최고의 효과를 얻기 위해 본질적으로 유연성과 초경량을 최대 강도와 결합하는 데 더욱 집중하고 있습니다. 지금까지 결과는 매우 고무적이었습니다”라고 말했습니다.

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