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Anwendungsbeispiele

3D-Druck in der Automobilindustrie - Die neuesten Projekte

| Autor/ Redakteur: Leo Gregurić / Stefan Guggenberger

Die Automobilindustrie war schon immer auf der Suche nach schnelleren Prototypen und Lösungen zur Gewichtsreduzierung einzelner Bauteile, im Idealfall bei gleichbleibender Strukturfestigkeit. Hier sind sieben der aktuelle 3D-Druckanwendungen für die Automobilindustrie.

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Der Bremssattel des Bugatti Chiron ist das weltweit größte 3D gedruckte Bauteil aus Titan.
Der Bremssattel des Bugatti Chiron ist das weltweit größte 3D gedruckte Bauteil aus Titan.
( Bild: unsplash.com )

Vor- und Nachteile

Heutzutage sind die 3D-Drucktechnologien so weit fortgeschritten, dass sowohl der Prototypenbau als auch die Herstellung von Teilen aus Hochleistungswerkstoffen möglich ist.

Einer der größten Vorteile des 3D-Drucks für Automobilhersteller ist die Möglichkeit, Kosten und Zeit für die Herstellung von Prototypen zu sparen.

Exklusive High-End-Hersteller, die eine kleine Anzahl von Autos produzieren, haben den Luxus einzelne, besonders hochwertige Bauteile per 3D Druck herzustellen. Für Hersteller wie Bugatti & Koenigsegg kann der 3D-Druck die Kosten für das Prototyping senken und es ermöglichen, ihren Fahrzeugen Exklusivität zu verleihen.

Obwohl es sinnvoll ist, einige hochwertige Bauteile 3D zu drucken, sind die Kosten für größere Baureihen aktuell noch zu hoch. Aus diesem Grund finden Sie in Serienfahrzeugen (noch) keine hochwertigen 3D-Druckteile.

Der 3D-Druck kann zusätzlich auch ein gutes Werkzeug zur Massenindividualisierung für Hersteller im unteren Preissegment dienen.

Im Folgenden finden Sie einige sieben aktuelle 3D-Druckanwendungen für die Automobilindustrie.

1. Prototypenbau bei Koenigsegg

Der schwedische Hypercar-Hersteller Koenigsegg ist bekannt für die Herstellung des schnellsten zugelassenen Straßenfahrzeugs der Welt, des One:1. Der Name des Autos deutet darauf hin, dass die Pferdestärken (PS) mehr oder weniger gleich dem Gewicht des Autos sind. Der One:1 hat eine Leistung von 1360 PS bei 1360 kg Gesamtgewicht

Da ein solches Auto in kleiner Stückzahl hergestellt wird, ist Koenigsegg in der Lage, den 3D-Metalldruck für die Herstellung einer leichten Titan-Abgasspritze zu nutzen. Christian Von Koenigsegg, Gründer und CEO von Koenigsegg, behauptet, dass das 3D-Druckverfahren zwar teurer ist, aber Gewicht einspart und das hat für Koenigsegg die höchste Priorität.

Koenigsegg verwendet 3D-Druck auch für das Prototyping. Für den One:1 entwickelten sie Brems- und Gaspedal, Außenspiegelarme und Außenspiegelgehäuse, Beinstützen und viele weitere Komponenten im 3D-Druck.

Für ein kleines Unternehmen mit geringem Volumen wie Koenigsegg ist der 3D-Druck eine großartige Möglichkeit, eine schnellere Produktentwicklung zu erreichen. Gleichzeitig kann die Exklusivität des Endproduktes gewährleistet werden.

2. Der Titan-Bremssattel von Bugatti

Das weltweit größte 3D-Druckteil aus Titan ist Bugattis erstaunlicher Bremssattel für den Chiron. Bugatti behauptet, dass der 3D-Druckmessschieber 40% stärker ist als ein herkömmlicher Messschieber, der derzeit bei allen Chiron-Modellen eingesetzt wird. Obwohl es 45 Stunden gedauert hat den Bremssattel zu drucken, ist das Verfahren, aufgrund der geringen Stückzahlen, eine gute Lösung für Bugatti.

Der 3D gedruckte Bremssattel von Bugatti während der Prüfung
Der 3D gedruckte Bremssattel von Bugatti während der Prüfung
( Bild: Engadget )

Bugatti hat den Messschieber so konstruiert, dass er mit möglichst wenig Material hergestellt werden kann und gleichzeitig eine bessere Strukturfestigkeit aufweist als der herkömmliche Messschieber. Dank seines ausgeklügelten Designs spart der 3D-Druckmessschieber 2 kg gegenüber dem jetzigen Standardbauteil.

Als exklusiver Hersteller hat Bugatti natürlich die Mittel, um mit solchen Projekten zu experimentieren. Da Bugatti Teil des VW-Konzerns ist, könnte die von ihnen entwickelte Technologie schließlich in die Produkte anderer Unternehmen des VW-Konzerns einfließen.

3. Additive Fertigung bei BMW

BMW begann vor einigen Jahren mit dem 3D-Druck zu experimentieren, und seitdem sind viele Fortschritte erzielt worden. Tatsächlich druckt BMW heute Endverbrauchsteile aus Metall.

BMWs Topmodell, der i8 Roadster, verfügt über einen Klappdachmechanismus, für den in großen Stückzahlen Halterungen auf 3D-Metalldruckern hergestellt werden. Die Halterung weist eine sehr spezifische Form auf, weswegen klassische Herstellungsverfahren sehr aufwendig wären.

3D gedruckter Bremssattel und eine Charge von 3D gedruckten Halterungen für den Klappdachmechanismus
3D gedruckter Bremssattel und eine Charge von 3D gedruckten Halterungen für den Klappdachmechanismus
( Bild: Höchstgeschwindigkeit & bmwarchive.org )

Ein weiteres gutes Beispiel für den Einsatz der 3D-Drucktechnologie sind die Bremsen des neuen BMW M850i Coupe Night Sky Edition. Der gesamte Bremssattel wurde auf einem 3D-Drucker aus Metall gedruckt, der ästhetische Details wie das Night Sky Branding auf der Sichtseite des Bremssattels zeigt.

4. HRE: Weltweit erste 3D gedruckte Räder

HRE Wheels ist spezialisiert auf die Herstellung von High-End-Rädern. In jüngster Zeit erregte das Unternehmen durch das Projekt HRE3D+ 3D, bei dem die weltweit ersten gedruckten Räder entstanden, große Medienaufmerksamkeit.

HRE3D+ 3D bedrucktes Rad, montiert an einem McLaren P1 Hypercar
HRE3D+ 3D bedrucktes Rad, montiert an einem McLaren P1 Hypercar
( Bild: HRE Räder )

HRE Wheels kooperierte mit GE Additive, um den Zugang zu leistungsstarken industriellen 3D-Druckern zu erhalten. Das HRE3D+ 3D-Druckrad besteht aus einem Mittelstück, fünf Speichen, Titanbefestigungen zur Befestigung der Speichen am Mittelstück und einer Kohlefaserfelge.

Dank 3D-Druck wird für die Räderproduktion weniger Material verbraucht und er ermöglicht die Herstellung sehr komplexer, nahtloser sowie ausgefallener Formen. Bei HRE ersetzt es das CNC-Fräsen, das eine erhebliche Menge Abfall beim Herausschneiden des Rades aus einem Aluminiumblock verursacht. Der 3D-Druck hingegen verwendet Material nur dort, wo es benötigt wird und hinterlässt fast kein Abfallmaterial. Obwohl 3D-Druckräder derzeit noch teuer sind, kann der Automobilsektor langfristig von den Vorteilen des Verfahrens profitieren.

5. Fords Halterungen für die Produktionslinie

Halterungen sind gängige Werkzeuge in der Produktionslinie des Automobilherstellers, die meist zur Positionierung der Badges verwendet werden. Die meisten Hersteller bestellen diese Werkzeuge, die von einem Drittunternehmen hergestellt werden. Das kostet mehr Zeit und ist im Vergleich zum 3D-Druck weniger kosteneffizient.

Halterungen, die bei der Produktion des neuen Ford Focus Source verwendet werden.
Halterungen, die bei der Produktion des neuen Ford Focus Source verwendet werden.
( Bild: Ultimake )

Da die Vorrichtungen aus Kunststoff bestehen und in der Regel keine sehr komplexen Formen aufweisen, ist es möglich, sie auf professionellen Desktop-FDM-3D-Druckern wie Ultimaker herzustellen. Ford nutzte diese Technologie für den neuen Ford Focus.

Durch die Umstellung auf 3D gedruckte Halterungen sparte Volkswagen Autoeuropa im vergangenen Jahr mehr als 200.000 US-Dollar.

6. Die Rennfahrzeugentwicklung bei Volkswagen

Im vergangenen Jahr nahm Volkswagen mit seinem eigens dafür gebauten Elektro-Rennwagen VW I.D. R Pikes Peak am Pikes Peak International Hill Climb Race teil. Die Entwicklung des I.D. R. ist ein perfektes Beispiel dafür, wie der 3D-Druck das Prototyping einfacher und schneller macht.

Der I.D. R. ist ein vollelektrischer Rennwagen, der von zwei Elektromotoren angetrieben wird, die 680 PS produzieren, was ausreicht, um das Auto in 2,25 Sekunden von 0 auf 100 km/h zu beschleunigen. Inklusive Fahrer wiegt der I.D.R auch nur etwa 1100 kg.

Volkswagen I.D. R. Rennwagen.
Volkswagen I.D. R. Rennwagen.
( Bild: RaceDepartment )

In der kurzen Zeit, die für die Entwicklung der I.D.R. zur Verfügung stand, druckte Volkswagen mehr als 2.000 Teile. Das spart viel Zeit und Geld.

Der Erfolg dieser Technik wurde bewiesen, als die I.D.R. den neuen Rekord auf der 20 km langen Bergrennstrecke mit 156 Kurven aufstellte. Romain Dumas stellte den neuen Rekord mit 7:57:148 auf. Der bisherige Rekord war 8:13.878 und wurde von Sébastien Loeb in einem Peugeot 208 T16 aufgestellt.

7. Das gedruckte David Bowie Tribute Concept Car

Dies ist ein vollständig in 3D gedrucktes, vollwertiges Konzeptfahrzeug, das zu Ehren der Musikikone David Bowie entworfen wurde.

Das von David Bowie inspirierte 3D gedruckte Concept Car.
Das von David Bowie inspirierte 3D gedruckte Concept Car.
( Bild: ALL3DP )

Hinter dem Design dieses einzigartigen Konzepts steht Takumi Yamamoto, ein berühmter Designer mit viel Erfahrung in der Arbeit an einzigartigen Konzept-Hypercars. Yamamotos Idee war es, ein von Bowie inspiriertes Concept Car zu bauen, das die Persönlichkeit und das Werk des Künstlers unterstreicht.

Das Konzept wurde von MASSIVit 3D und Marie 3D mit dem Großformat-3D-Drucker MASSIVit 1800 erstellt.

Da das Design eine Vielzahl komplexer Formen aufweist, bot sich der 3D-Druck als perfektes Werkzeug für die Konzepterstellung an. Eines der Ziele dieses Projekts war es, die Möglichkeiten des 3D-Drucks für die Automobilwelt während des Festivals Automobile International in Paris vom 31. Januar bis 3. Februar 2019 vorzustellen.

Fazit

Der 3D-Druck in der Automobilindustrie wird heute meist als Rapid-Prototyping-Tool oder zur Herstellung von Endprodukten eingesetzt. In relativ naher Zukunft könnten wir immer mehr Autos mit 3D-Druckteilen sehen.

Local Motors Strati ist ein 3D gedruckter Prototyp.
Local Motors Strati ist ein 3D gedruckter Prototyp.
( Bild: Make Parts Fast )

Hersteller profitieren von den Kostenvorteilen, die der 3D-Druck bei der Entwicklung von Teilen bietet, sind aber auch bestrebt, Endverbraucherteile mit 3D-Druck herzustellen.

Neben 3D-Druckteilen wurden bereits ganze Autos in 3D gedruckt. Die Technologie ist noch lange nicht bereit, den derzeitigen Prozess der Fahrzeugproduktion zu ersetzen, hat aber das Potenzial, dies in Zukunft zu tun.

Dieser Text ist eine Übersetzung des Beitrags "3D Printing Automotive Applications – The Latest Projects" von All3DP.com und wurde lizenziert nach Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

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