3DプリンティングとCNC加工が記録破りのスーパーカーを加速させる仕組み

Hennessey Venom GTが滑走路で270mph（約435km/h）を記録しました。Koenigsegg One:1はそれを可愛いと考えます。なぜなら280mph（約450km/h）に達するはずだからです。しかもコーナーを狂ったように曲がれます。新たな速度の王者と、これらの車が新記録を打ち立てる技術——CNC加工——を簡単に（冗談抜きで）見ていきましょう。

歴史を通じて、人類は速度に対する本能的な執着を持ってきました。古代ではダチョウ、より最近では馬や車、レース競技は常に人々を革新させ、対戦相手に対する競争優位性を獲得させてきました。これは19世紀後半の自動車発明以降、さらに増幅されました。愛好家とメーカーは常により速い車を開発しようと駆り立てられ、ここでCNC加工と3Dプリンティングが登場します。これらのプロトタイピングと少量製造技術により、メーカーはより軽量で精密な、より優れた空力特性を持つ車部品を製造でき、車が新たな限界に到達するのを助けます。今日の最速車を見る前に、すべての革新を駆動する技術を見てみましょう。

CNCマシンと3Dプリンター

CNC（コンピュータ数値制御）マシンは、コンピュータプログラムを通じて設計の精密な物理プロトタイプを作成できる電気機械デバイスです。この技術は1940年代と1950年代に最初に開発されました。当時は手動で書かれたコードが必要でしたが、コンピュータの発明以来、この技術は新たな地平に達しました。ライバルの3Dプリンティングとは異なり、CNC加工は減算プロセスです。つまり、好みの材料ブロックから始まり、複数の工具ヘッドを用いて精密に切削し、目的の3Dプロトタイプを作り出します。この技術で使用されるコンピュータコードはGコードと呼ばれます。その精度は1/1000インチ（約0.025mm）、ほぼ髪の毛一本の幅に相当します。CNCマシンは主にドリル、旋盤、フライス盤で操作され、最後が最も有用です。メーカーは製品に応じて幅広い材料をCNC加工に使用できます。

3Dプリンティングまたは積層造形は、デジタルCADファイルから3D固体オブジェクトを作るプロセスです。3Dプリントオブジェクトの作成は積層プロセスで達成されます。積層プロセスでは、オブジェクトが材料の連続する層を敷き詰めることで作られ、最終的にオブジェクトが完成します。これらの各層は、最終的なオブジェクトの薄い水平断面と見なせます。3Dプリンティングは、従来の製造方法より少ない材料で複雑な（機能的な）形状を生産できます。

自動車業界におけるCNC加工と3Dプリンティングの活用

CNCマシンは、エンジンピストン、ブレーキディスク、ボディパーツなど、さまざまな車部品を極めて高精度で製造するために、鋼やアルミニウムといった材料を操作します。メーカーは通常、まず3Dプリンターでプロトタイプを設計し、Gコードを通じてCNCマシンで加工します。これらのCNC加工プロトタイプはさまざまな設計で実験され、メーカーが車両の最大速度と効率のための最良の設計を開発できるようにします。マシンの精度は余分で不要な重量を削ぎ落とし、車をより軽く、より速くします。

ギアボックス、シャシ、ドライブアクスルのような車の部品やコンポーネントは、設計が非常に複雑で、手作業での加工と生産が信じられないほど困難です。CNC加工と3Dプリンティングでプロトタイプを作れば、適切なコーディングが提供されれば、これらの部品をわずかな時間で最高効率で製造できます。

自動車生産の4フェーズ——プレス、溶接、塗装、組立——はすべてCNC工作機械によって制御・操作でき、人間の介入を全く必要としないレベルにまで達しています。これは、世間の批判にもかかわらず、ほぼ完全に自動化に依存した新しいTesla工場で観察できます。

Bugatti、Pagani、Ferrariのようなハイエンドスポーツカーブランドは、望むベンチマークを達成するためにわずかな変更に依存しています。コンポーネントの重量と車両の空力特性がこれらのベンチマーク達成に大きな役割を果たします。ここでCNC加工が極めて有用になるのはもちろん、超軽量カーボンファイバーの使用もそうです。これらのマシンの完璧な精度により、これらのスポーツカーの複雑な設計が可能になり、世界を魅了する最速車が生まれます。

5つの異なる軸で動作する新しいCNCモデルは、他の何よりも生産を加速させます。これらの革新は、需要に比べて供給が相対的に乏しいTeslaのような企業が現在直面している生産制限の問題を解決できます。

大手企業が製造にCNC加工を頼り、プロセスにおける人為的エラーの可能性を排除するのは一般的な慣行です。Porscheはさらに一歩進み、911 SpyderをCAD（コンピュータ支援設計）のみで設計しました。これはCNC加工の一形態です。

CNCマシンは数十年前から存在しますが、依然としてかなり高価なので、中小メーカーは常に頼れるわけではなく、ここで3Dプリンターが有用になってきました。CNCマシンは多様なタスクを実行するための工具ヘッドアレイを使用し、莫大なコストがかかります。しかし、CNCマシンの精度と効率は他のあらゆる代替手段と比較になりません。CNCマシンと3Dプリンティング技術が、今日の路上最速車の製造にどう貢献したかを見てみましょう。

KoenigseggのAgera RとAgera Sは、1,000馬力以上を誇り非常に軽量で、おとなしい退屈な車ではありません。数年前、生産チームリーダーのChristian氏は、Porsche、Ferrari、McLarenから何が来るかという噂を耳にしました。彼はそれらに対抗できる何かを用意したいと考えました。

Koenigsegg One:1は、7,500rpm（レッドライン8,250rpm）で1,360馬力、3,000〜7,500rpmで1,000Nm（737lb-ft）のトルクを、Koenigseggの5.0リッターターボチャージャーV8の改良版から発生させます。これはとんでもない、狂った量です。

Christian氏はOne:1を世界初の「メガカー」と呼んでいます。クラスに当てはまらないからではなく、1,360馬力が1メガワットに等しいからです。ブーストを増やせばもっとパワーを出せますが、よりドライバビリティとレスポンスに優れたバランスを達成したかったのです。Christian氏の目標は、2,500rpm付近でフルブーストがかかるエンジンでした。より高ブーストのターボではそれが4,000rpmまで遅れてしまいます。One:1のトルクカーブは単純に魅惑的です。完全にフラットではありませんが、かなり近いです。

また、日常では聞かない何かを備えた新しい可変ジオメトリターボチャージャーを使用しています：内部パーツが3Dプリントされています。これにより望む形状を実現しつつ重量を抑えることができました。

ターボチャージャーの内部に加え、3Dプリンティングはエキゾーストチップにも使用されています。

https://www.3dnatives.com のようなプラットフォームは、3Dプリンティングと積層造形に関するあらゆる事柄の主要情報源であり、そこで3Dプリンティングについてのすべてを学べます。

実際、このエキゾーストチップはこれまでに製造された最大の3Dプリントチタン部品です。製造に丸3日かかります。量産車なら驚くほど非効率ですが、Koenigseggのようなビスポークメーカーにとっては実際にはワークフローをコントロールするのに有利です。わずか6個のために複雑すぎる高コストサプライヤーと取引する代わりに、3Dプリンティングで自社管理できます。

外観上、モノコックはAgeraのものに似ていますが、One:1は全く新しいカーボンファイバー織りを使用しており、Ageraで使用された織りより最大40%軽量化可能です。実は、この新世代カーボンファイバーは新型F1カーで見られるものと同じです。カーボンファイバーは羽のように軽く、これらの超高速車では真のゲームチェンジャーです。

さて、シートベルトを締めてください。ここからKoenigseggは未知の領域に入ります。初めてアクティブエアロダイナミクスを使用します。フロントエンド下部にカットアウトをカーボンファイバーに入れて弱めます。その後、油圧アクチュエーターが実際にカーボンファイバーを曲げ、空気をボディ内を通してフードから排出します。車がトップスピードモードになると、フラップが閉じてダウンフォースを減らし、可能な限りスリップストリームに近い状態にします。

カーボンファイバーをください。すべて、はい、すべてがカーボンファイバーです。シート、ホイール、ボディ、モノコック安全セル、サンバイザーまでもカーボンファイバーで、Christian氏によれば各約100グラム節約できたと言います。それほど大きくは聞こえないかもしれませんが、ここではあらゆる小さなことが重要です。

それがOne:1の重量が1,360キログラムである理由です。そしてこれは乾燥重量ではありません。ガソリン半タンクとすべての液体が満タンの状態です。本当に驚異的な偉業です。

ただし、過去1年間でBugattiがChironを発売し、最速車の座を奪還しました。この赤ちゃんが飛ぶ様子を見るには、こちらのトップ10最速車動画をご覧ください：https://www.youtube.com/watch?v=73V0Y1HL6G8。

来年のコースでChristian氏と彼のチームがポールポジションを奪還し、その背後にはCNC加工があると確信しています。