Additive Fertigung von Rennfahrzeugen 3D-Drucker produziert Sensorhalterungen und -gehäuse

Für die Formula Student entwickelt das Elbflorace Team der Universität TU Dresden einen Rennwagen.
Für die Formula Student entwickelt das Elbflorace Team der Universität TU Dresden einen Rennwagen.

Für die Formula Student entwickelt das Elbflorace Team der Universität TU Dresden einen Rennwagen. Dieser wird elektrisch angetrieben, und viele Teile wurden mit dem German-RepRap-3D-Drucker X400 angefertigt.

Der 3D-Druck hat viele Vorteile mit sich gebracht. Im Falle der Sensorhalterungen war vorher jedes Mal eine mechanische Lösung nötig. Dies stellte sich als sehr teuer, umständlich und unflexibel dar. Zusätzlich brachte dies einen großen Limitierungsfaktor bei Anzahl und Einsatz der Sensoren mit sich, denn jede Bohrung in einem tragenden Bauteil schwächt dessen Festigkeit. Die Hightech-Teile aus dem 3D-Drucker kann man hingegen sehr unkompliziert an nahezu allen beliebigen Stellen anbringen und sind enorm zeitsparend in der Herstellung.

Herr Bakkal, im Elbflorace-Team verantwortlich für Sensoren, ist begeistert: „Die Messung des Federwegs über Drehpotentiometer, wie wir es gerade realisieren, wäre ohne 3D-Drucker wahrscheinlich überhaupt nicht möglich gewesen. Man möge sich vorstellen, was es gekostet hätte solch ein Teil aus einem Block Alu zu fräsen!“

Ein weiteres interessantes Beispiel sind die Gehäuse für die Sensorplatinen. Dort ging die Reise des Elbflorace-Vereins schon von eloxierten Metallgehäusen über Boxen, die aus Kohlefaser laminiert waren, bis hin zum schlichten Einschrumpfen in ganz viel Schrumpfschlauch. Die jetzigen 3D-gedruckten Gehäuse waren hingegen nicht nur bei der Fertigung mit weniger Aufwand verbunden, sie sind laut Herrn Bakkal auch die „funktionalsten, haltbarsten und am besten wartbaren Gehäuse von allen“.

Für die CFK-Gehäuse musste vor dem Einsatz des 3D-Druckers zunächst eine Form gebaut, die Fasern aufgetragen und anschließend im Autoklaven unter Vakuum ausgehärtet werden. Dies entspricht in der Umsetzung mindestens zwei vollen Arbeitstagen pro Box. Beim 3D-Druck wird hingegen das bereits vorhandene CAD-Modell genutzt. Die Datei dazu wird an den 3D-Drucker geschickt, welcher es innerhalb weniger Stunden fertigstellt. Anschließend ist das Teil einsatzbereit.

Die TU Dresden verwendet für Ihre Arbeit mit dem German RepRap X400 vor allem das Material Carbon20, da sich dieses aufgrund der technischen Eigenschaften hervorragend eignet. Dieses ist mit 6,2 GPa sehr biegefest, hat eine geringe Bruchdehnung von ungefähr 8 – 10% und kann passgenau und verzugsarm verarbeitet werden. Die fertigen Teile sind damit sehr widerstandsfähig und robust.