ポルシェのシャシーからカーボンファイバー製ボディキットへ：3Dスキャン活用事例

多くの自動車デザイナーにとって、カスタムボディキットの制作は実物の計測から始まる、膨大な手作業の連続です。オリジナルのボディを採寸し、型枠を作り、発泡スチロールを削り出し、プロポーションを確認しながら実物モデルを何度も修正する——。自動車用3Dスキャンは、そうしたプロセスに信頼性の高いデジタルの出発点を提供してくれます。

「PrintedForFun」のPhilipp Kreiser氏にとって、従来の手法だけでは十分ではありませんでした。

3Dプリンティングとデジタルデザインのバックグラウンドを持つPhilipp氏は、ポルシェのほぼすべての外観を再設計し、最終的に新しいボディパネルをカーボンファイバーで製造するという、より野心的なプロジェクトにおいて、全く異なるアプローチに挑戦したいと考えていました。

目標は、何十年もの歴史を持つスポーツカーのデザイン要素を組み合わせ、よりアグレッシブなリアビュー、シャープなドアライン、そして再設計されたスポイラーを持つ新しいボディデザインを作り上げることでした。ボンネットとドアパネルを除いて外観のほとんどが変更され、ボンネットでさえも新しいインサートが追加されました。

最大の課題は、この大掛かりなリデザインを、元のシャシーに完璧にフィットする精度で実現することでした。だからこそ、プロジェクトの初期段階から「信頼性の高い3Dスキャン」と「車のデジタルデータ化」が不可欠だったのです。

「3Dスキャンがなければ、私が選んだデジタルデザインのワークフローはそもそも実現不可能でした。」 —— Philipp Kreiser氏

課題：実車をベースにした設計の難しさ

従来の手法であれば、木製の型枠を作ったり写真から輪郭をトレースしたりした上で、シャシーにスプレーフォームを吹き付け、のこぎりややすりで手作業で削り出していくことになります。

しかし、フルボディのカスタムプロジェクトにおいて、Philipp氏はいくつかの大きな問題点に直面しました。

• 左右の対称性を正確に維持すること
• 実物モデルを作り直すことなくデザインの変更を行うこと
• 手作業による削り出しに膨大な時間を費やすこと
• 3Dプリンティングや切削加工といったデジタル製造手法を統合する手段が限られていること

デジタルデザインと3Dプリンティングの経験を持つPhilipp氏は、実物モデルの代わりに「デジタルモデル」を軸にプロジェクトを構築する道を選びました。

このポルシェのプロジェクトは、そのアプローチが小さなパーツからスポーツカー全体へとスケールアップできるかどうかを試すテストとなりました。

3Dスキャンによる正確なデジタル基盤の構築

1つのボディパネルをデザインする前に、Philipp氏には元の車両の正確なデジタルモデルが必要でした。

車両全体の初期スキャンには、写真測量メソロジーキット（Photogrammetry Metrology Kit）を組み合わせた MIRACO Plus が使用されました。この写真測量ワークフローにより、詳細な点群データを取得する前に、大型車両全体にわたる正確なグローバル基準を確立することができました。

これは非常に重要なプロセスです。小型部品のスキャンではそれほど顕著に表れない「オブジェクトが大きくなるほど精度がズレやすくなる」という課題をクリアし、オブジェクト全体にわたって信頼性の高い精度を維持するためです。

何百、何千ものマーカーを車体に貼り付ける手間を避けつつ、数メートルにわたる範囲で精度のドリフト（ズレ）を防ぎたかったPhilipp氏にとって、初期のMIRACO Plusによるスキャンは、プロジェクト全体の強固なデジタル基盤となりました。

プロジェクトが進むにつれて、Philipp氏はワークフローに Trackit も導入しました。これは、車両の追加エリアをキャプチャする必要がある場合に非常に重宝しました。Trackitのマーカーレス光学トラッキングにより、車体のまわりをスムーズに移動し、個別のセクションをスキャンし、デザインプロセスの途中でマーカーなしに特定のエリアを再訪することが容易になりました。

さらに、自動車の複雑なディテールや形状を捉えるために MetroX も活用されました。マルチライン青色レーザーとフルフィールド青色構造化光を組み合わせたMetroXは、多様な表面や形状の要件に対応できるように設計されており、複数のスキャンモードを切り替えることで、スピーディーな広範囲カバーと詳細な形状キャプチャを両立させます。

これらのスキャナーを活用することで、実車の物理的な形状を、プロジェクト全体を通じて参照できるデジタルデータへと効果的に変換することができました。

3Dスキャンからカーボンファイバー製品へ

一連のデジタルワークフローは、次のような流れで進行しました。

1. 元のシャシーのスキャン

MIRACO Plus、MetroX、Trackitを用いて車両の形状を捉えました。作業中には、リモートデスクトップを介したARプレビュー用にVRヘッドセットも活用されました。

2. デザインコンセプトの展開

スキャンデータは、新しいボディデザインの作成および既存シャシーとの整合性を確認するための土台となりました。

3. CADでのボディパネル設計

Quicksurface Proを使用し、Philipp氏は3Dプリンティング用のボディパネル、マウントポイント、および形状を設計しました。

このデジタルステージこそが、手作業によるボディメイクにおける最大の難問である「左右対称性」を解決しました。

片側のフェンダーが正しく設計されていれば、そのジオメトリをデジタル上でミラーリングするだけで反対側を簡単に作成できます。片側をハンドメイドで仕上げるハイブリッドなワークフローであっても、スキャンデータを取り込むことでその形状をデジタル上で正確に再現・共有することが可能です。

4. パネルの3Dプリンティング

大型のボディパネルは複数のセクションに分割して出力されました。

5. 組み立てと微調整

出力されたセクションを組み立て、表面を滑らかに仕上げました。

6. カーボンファイバーパーツの製造

3Dプリントされたパネルを基にFRP（グラスファイバー）のネガ型（メス型）を作成し、それを用いて最終的なカーボンファイバー製パーツを製造しました。

この「スキャンからCADへ（Scan-to-CAD）」のワークフローにより、同じデジタルデータを「スキャン → CAD → プロトタイピング → 型取り → 最終生産」のすべての工程でシームレスに連携させることができました。

フィッティング（嵌合）の課題をクリア

大型の車両において、わずかな誤差はそのまま深刻なフィッティング不良につながります。

初期のスキャンデータが不正確であれば、その誤差がデザインおよび製造の全プロセスに波及してしまいます。そのため、Philipp氏はデザインフェーズに入る前にスキャンデータの精度を徹底的に検証しました。

その結果、最終的なボディパネルは車体全体にわたって 1mm未満 という驚異的なフィッティング精度を実現しました。

興味深いことに、フィッティングのバラつきの主な原因は3Dスキャン自体ではありませんでした。Philipp氏によると、スキャン自体の精度はおよそ 0.1mmの範囲内 であり、むしろ熱応力に起因する3Dプリンティング時の変形の方がわずかに誤差を生じさせていたとのことです（それでも誤差はおおよそ0.5mm未満に収まっていました）。

最終的な手戻りのほとんどは、プリントパーツのサンディング（研磨）、プリント・組み立て上の課題の補正、あるいは法規や個人の好みに合わせた細かなデザイン変更の範囲内にとどまりました。すべてのパーツはスキャンデータをベースに設計され、車体に直接完璧にフィットしました。

何百もの工数を削減

Philipp氏の推計では、このデジタルワークフローを導入したことにより、従来の手作業によるプロセスと比較して、数百時間もの労力削減につながりました。

しかし、そのメリットは時間短縮にとどまりません。

一度車体をデジタルデータ化してしまえば、実物モデルを削り直すことなく、CAD上でデザイン変更を行うことができます。パーツのミラーリング、マウントポイントの直接設計、そしてカーボンファイバー製造へ移行する前の3Dプリントによるプロトタイピングがすべて可能になります。

また、このワークフローにより、こうした大規模なプロジェクトのハードルが大きく下がりました。Philipp氏が指摘するように、従来同等の性能を持つレーザートラッキングスキャナーは5万ユーロ（約800万円以上）程度と非常に高価であり、個人クリエイターが導入するにはハードルが高いものでした。

デジタルモデルからリアルな車へ

このデジタルワークフローを通じて、プロジェクトは初期のスキャンから現実のポルシェへと結実しました。元のスケッチから現実のビークルへと変貌を遂げた姿にクライアントは大いに感銘を受け、カーボンモールドの製造を担当した業者も、デジタル設計されたパーツがこれほど迅速に製造・適合できることに驚きを示していました。

最終的なカーボンファイバー製パーツは現在生産段階にあり、完成した車両は今後のカーショーでお披露目される予定です。

そして何より、このプロジェクトが証明したのは、3Dスキャンがすべてのプロセスを一本の線で繋ぐことができるという事実です：

スキャン → CAD → 3Dプリント → 型取り → カーボンファイバー

Philipp氏にとって最大の収穫は、単なる精度や時間の節約だけでなく、「自分にもフルスケールのデジタル自動車ワークフローがやり遂げられる」という確信を得られたことでした。

「自分にとって最大の収穫は、『自分にはできる』という確信を持てたことです。」 —— Philipp Kreiser氏

PrintedForFunにとって、3Dスキャンは単なる計測ツールではなく、現実の車両、デジタルデザイン、プロトタイピング、そして最終製造を繋ぎ合わせる基盤そのものとなったのです。

FAQ：自動車カスタマイズにおける3Dスキャン

Q. フルカーのボディキットのデザインに3Dスキャンを使用できますか？

A. はい、可能です。今回のポルシェの事例が示すように、車両全体をスキャンして新しいボディキットのデジタル基盤（CAD設計、3Dプリント、カーボンファイバー製造まで）に活用できます。 MIRACO Plus や Trackit はどちらも車両全体のスキャンに適しています。MIRACO Plus（写真測量メソロジーキット付き）は正確なグローバル基準の確立をサポートし、Trackitはデュアルカメラ基地局により10mmから6mまでのスキャンをカバーします。

Q. スキャンする前に車全体にマーカーを貼る必要がありますか？

A. いいえ、必須ではありません。Trackitの基地局を対象物のまわりで順次移動させる（リープフロッグ）手法を使えば、マーカーなしで大型ワークピースをスキャンすることが可能です。 Philipp氏は初期のグローバル基準を確立するためにMIRACO Plusでマーカーを使用しましたが、Trackitはマーカーレスワークフローにも対応しており、大型車両の周囲の移動や、1回のセットアップでは手の届きにくいエリアのキャプチャを容易にします。

Q. 3Dスキャンはボディキットの左右対称性を保つのに役立ちますか？

A. はい。片側のデザインが完了すれば、ジオメトリをデジタル上でミラーリングして反対側を作成できます。 Philipp氏もこのアプローチを利用し、手作業によるボディメイク最大の課題である「左右のボディパネルの形状を一致させること」を見事にクリアしました。

Q. 自動車のカスタマイズにはどれくらいのスキャン精度が必要ですか？

A. パーツやフィッティングの要件によって異なりますが、大型プロジェクトでは車体全体を通じて信頼性の高い精度が求められます。 今回のプロジェクトでは、最終的なボディパネルは車体全体で1mm未満のフィッティングを達成し、スキャン自体の精度はおよそ0.1mmの範囲内でした。MIRACO Plusが正確な大スケール基準を確立し、MetroXが詳細な形状を捉える柔軟性を提供しました。

Q. 自動車プロジェクトに最適なRevopointスキャナーはどれですか？

A. ワークフローのステージごとに最適なモデルが異なります。

• MIRACO Plus：高精度な写真測量により車両全体をスキャンし、スキャン中にPCを必要とせず信頼性の高い大スケール基準を確立したい場合に最適。
• Trackit：マーカーレスの光学トラッキングにより、大型車両のスキャンや、車体にマーカーを貼り付けることなく追加エリアを捉えたい場合に最適。
• MetroX：青色光構造化スキャンと複数のレーザーモードを備え、暗い色、光沢面、微細な表面を含む自動車の複雑なディテールや形状を捉えるのに最適。

ポルシェのような複雑なプロジェクトでは、これらを排他的に使うのではなく、組み合わせて活用することができます。

Q. 3Dスキャンは従来の自動車製造に取って代わるものですか？

A. 完全に取って代わるわけではありません。しかし、手作業による計測や設計作業を大幅に削減し、スキャン、CAD、3Dプリント、そして従来の製造プロセスを強力に結びつけます。 Philipp氏のワークフローでは、プロセスは次のように流れます： スキャン → CAD → 3Dプリント → フィッティングと調整 → 型取り → カーボンファイバー スキャンがデジタルの基盤を提供しつつ、物理的なプロトタイピングや製造技術も最終結果には不可欠であり続けます。

ケース出典：PrintedForFun

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