UVic 포뮬러 팀, 3D 프린팅·복합재로 모터스포츠 설계 혁신... 4년간 오일팬 개선 지속

3D 프린팅 기술과 복합재의 결합으로 한 대학 모터스포츠 팀이 포뮬러 SAE 대학생 레이스카 부품을 4년간 설계하고 재설계할 기회를 얻었다.

2016년부터 CRP Windform 소재로 3D 프린팅 오일팬 제작

빅토리아 대학교 포뮬러 모터스포츠 팀(UVic, 빅토리아, 브리티시컬럼비아, 캐나다)은 2016년부터 CRP USA(CRP 그룹, 모데나, 이탈리아)의 레이저 소결 3D 프린팅 공정과 윈드폼 탑라인(Windform TOP-LINE) 복합재로 설계한 3D 프린팅 오일팬을 포뮬러 SAE 레이싱 차량에 적용해왔다.

참고: Windform XT 2.0 기타 적용 사례

학생 제작 나노위성 시연체, 항공기 비행 시험용 풍동 모델 등에도 Windform XT 2.0이 적용되었다.

복잡한 형상 설계 자유도 확보

레이저 소결 기술 덕분에 오일팬 내부의 오일 흐름을 일관되게 유도하고 코너링 시 차량 기울어짐으로 인한 오일 스타베이션(공기 흡입) 가능성을 제거하는 복잡한 배플(baffle) 형상 설계가 가능해졌다.

2018년 과열 사고로 설계 개선 착수

2018년 테스트 주행 중 엔진 과열로 오일 온도가 설계 한계를 초과해 오일팬 배플의 얇은 벽이 뒤틀리고 플랜지 일부가 팬 내부로 빨려 들어가 심각한 오일 누출이 발생했다.

2019년 대회용 재설계: Windform SP 적용 및 구조 보강

2019년 대회를 위해 팀은 팬 형상 변경과 대체 윈드폼 탑라인 소재 평가를 진행했다. 재설계된 오일팬은 윈드폼 XT 2.0보다 높은 융점을 가진 탄소섬유 충전 폴리아미드 복합재인 윈드폼 SP(Windform SP)를 사용한다. 플랜지 두께를 늘리고 배플 설계를 단순화해 오일 픽업 주변 중앙 영역만 남기고 상단에 서포트 리지를 추가했다.

CRP Technology에 따르면 변경 사항으로 더 견고한 오일팬이 탄생했다.

"레이저 소결 기술과 CRP USA의 윈드폼 탑라인 복합재를 우리 엔지니어링 팀이 손쉽게 활용할 수 있게 되면서, 이전에는 불가능했던 복잡한 부품 설계가 가능해졌다." - UVic 모터스포츠 팀