Startseite > Elektronikfertigung > Fertigungstechnik > Drucker produziert komplettes Fahrzeugchassis

3D-Druck

Drucker produziert komplettes Fahrzeugchassis

19. August 2013, 15:02 Uhr | Alfred Goldbacher

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 4

Hersteller von 3D-Druckmaschinen und ihre wichtigsten Produkte

Das in South Carolina ansässige Unternehmen 3D Systems (www.3dsystems.com) dürfte nicht nur vom Alphabet her, sondern auch hinsichtlich der Produktpalette zu den absoluten Marktführern bei 3D-Druckern gehören. Das Unternehmen produziert Druckermodelle für nahezu jedes Einsatzprofil – für Privatpersonen ebenso wie für professionelle Zwecke, zum Beispiel für die Zahntechnik zur Herstellung von Wachsabdrücken. Für kleinere Unternehmen dürften die Modelle „ProJet Personal 3D Drucker“, „ProJet 1500“ (Farbdrucker) und „ProJet 1000“ interessant sein; für professionellere Zwecke beispielsweise die „ProJet 3500 Professional“-Drucker.

Erstere fertigen robuste Kunststoffmodelle, die sogar Funktionstests und Schnappverbindungen standhalten. Mit dem ProJet 1500 drucken Anwender darüber hinaus mit bis zu sechs verschiedenen Farben, hoch aufgelöst und mit glatten Oberflächen. Letztere wiederum drucken präzise Kunststoffteile für den Einsatz in Funktionstests, als Kommunikationsmodelle, für das Rapid Manufacturing, Rapid Tooling und weitere Anwendungen. Mit Eigenschaften wie einer breiten Materialauswahl (zum Beispiel UV-härtendem Acrylat), verschiedenen Auflösungsmodi und einfacher Handhabung sind diese 3D-Drucker durchaus für Vorserien-Komponenten mit feinsten Strukturen geeignet.

Ein weiterer Wettbewerber existiert mit der Firma Dimension, die als Geschäftseinheit wiederum zur Firma Stratasys Inc. (www.stratasys.com/3d-printers) gehört. Die europäische Niederlassung dieser US-Firma hat ihren Sitz in Rheinmünster nahe Baden-Baden. Mit 3D-Drucksystemen wie „Dimension 1200es“ und „Dimension Elite“ können Entwickler direkt vom Schreibtisch aus dreidimensionale Objekte mit Hilfe der FDM-Technik (Schmelzschichtung) fertigen. Die gedruckten Teile benötigen zudem auch keine chemische Nachbehandlung, und selbst die bei der Fertigung eingefügten Stützkonstruktionen können nachträglich in heißem Wasser mit Seifenlauge weggespült werden.

Die Firma Stratasys selbst produziert noch eine Reihe weiterer Produktlinien wie „Idea Series“ (Mojo, uPrint SE usw.); ferner „Design Series“ (Objet24, Objet30 Pro, Objet Eden260V, Objet500 Connex usw.) sowie „Production Series“ (Fortus 250mc, Fortus 900mc usw.). Die Objet500-Connex-Modelle beispielsweise sind in der Lage, Multimaterial-Bauteile herzustellen. Alle Connex-Drucker können Einzelteile und Modellmaterialien mit verschiedenen mechanischen oder physikalischen Eigenschaften in einem einzigen Vorgang drucken. Zum Einsatz kommt dabei das patentierte PolyJet-Verfahren.

Ein weiteres Unternehmen namens Z Corporation (www.zcorp.com) gehört seit 3. Januar 2012 zu 3D Systems und wird auch über deren Vertriebskanäle vermarktet. Die Produkte selbst haben ihre früheren Produktbezeichnungen behalten, nennen sich also „ZPrinter 150/250/310/ 350/450/650/850“. Bereits das einfachste Modell, ZPrinter 150, arbeitet mit dem Pulverdruckverfahren, verlangt keine komplexe Temperatursteuerung und auch keine besonderen räumlichen Gegebenheiten. Das Gerät arbeitet mit Gipspulver, und es wird keinerlei Baumaterial benötigt, um das gewünschte Bauteil während der Produktion zu stützen. Das Bauteil ruht bis zur Aushärtung auf einem Bett aus losem Pulver, und alle beim Bau des Modells nicht verbrauchten Pulverreste werden automatisch recycelt. Das Pendant 250 kann auch in Farbe drucken. Es verwendet für die Zusammenstellung der Farben eine ähnliche Technologie wie ein Dokumentdrucker. Während beim 250er-Modell das gewünschte Funktionsmuster eine Baugröße von 236 × 185 × 127 mm³ erreichen darf, vervielfacht sich dieser Wert bei dem 850er-Modell auf 508 × 381 × 229 mm³.

Auf die Nennung weiterer Mitbewerber wird hier aus Platzgründen verzichtet. Eine wirklich umfassende Übersicht liefert stattdessen eine Online-Plattform namens 3Druck.com, die über http://3druck.com/3d-drucker-hersteller alle relevanten Anbieter und ihre Online-Adressen auflistet. Parallel dazu gibt es auch eine Übersicht, die alle am Markt verfügbaren 3D-Drucker-Baureihen unter http://3druck.com/3d-drucker-liste aufführt. Eine weitere Übersicht dieser Online-Plattform nennt alle verfügbaren 3D-Software-Tools und ergänzend dazu gibt es eine Übersicht zu 3D-Druck-Dienstleistern.

Die Formula Student entstand in den USA als internationaler Konstruktionswettbewerb für Hochschulen. Studenten sollte die Möglichkeit gegeben werden, einen Formelrennwagen bis zum Renneinsatz zu entwickeln und auf internationalen Wettbewerben gegeneinander antreten zu lassen. An diesem Wettstreit beteiligt sich seit Jahren auch das Team Global Formula Racing aus Friedrichshafen, das sich vor dem jüngsten Rennen zum Ziel gesetzt hatte, die Herausforderungen der vergangenen Saison unter die Lupe zu nehmen und dort gezielt nach Optimierungsmöglichkeiten zu forschen. Wie bei allen Kraftfahrzeugen mit Elektroantrieb kam dabei dem Akkumulator ein besonderes Augenmerk zu.

An erster Stelle stand natürlich die Sicherheit. Darüber hinaus zählen jedoch weitere Faktoren: So muss das Gewicht der Gesamtkonstruktion und damit aller Einzelteile möglichst niedrig sein, und damit zusammenhängend muss auch die Größe der Teile sprichwörtlich im Rahmen bleiben.

Da die Ingenieure auf die Expertise von EOS, einem Spezialisten für additive Fertigung in Krailling bei München, zurückgreifen konnten, eröffneten sich völlig neue Gestaltungsräume für den Bau des gesamten Energiespeichers. So planten die Konstrukteure des Rennteams von Anfang an mit einem optimierten Gesamtsystem. Wegen der gestalterischen Freiräume des Trägerbehälters konnten sie das gesamte Akkupaket kompakter arrangieren.

Im konkreten Fall nutzte das Global-Formula-Racing-Team von Salvatore Decker die EOS-Technologie mit einem Kunststoffgranulat, genannt PA12. Nachdem das Rennteam die zuvor erstellten CAD-Daten auf die Maschine übertragen hatte, begann Schicht für Schicht die Fertigung. Für die Erstellung der CAD-Vorlage konnten die Ingenieure auf ihre gewohnten Standard-Programme zugreifen. Das Bauteil konnte so innerhalb weniger Tage von den ersten Skizzen bis zum fertigen Werkstück überführt werden. Da dieses Schichtbauverfahren absolut präzise ist, passte der Batteriebehälter (siehe Bild 4) sofort an seinen vorgesehenen Platz.

Im Vergleich zu 2011 konnte das Team auf diese Weise das Volumen des Batteriebehälters um die Hälfte, das Gewicht um 40 % senken. Die Abmessungen des Behälters betrugen damit nur noch 20 × 14 × 9 cm3, was für die Aufnahme von 36 Batteriezellen ausreicht. Der Aufbau der Batterie erfolgte im 2012er-Auto modular mit acht Batteriepacks, was die Wartung des Systems extrem vereinfachte.

Erwähnenswert ist die Tatsache, dass die Konstrukteure die Kabelschächte und das Kühlsystem während des Fertigungsprozesses direkt in den Behälter integrieren konnten. Eine aufwendige Nachbearbeitung des Behälters war damit nicht erforderlich, und die Führung der Kühlkanäle konnte ohne Einschränkung erfolgen. Auf diese Weise gestaltete sich folglich die Verkabelung für das Team leichter, und auch die Wärmeableitung verbesserte sich wie geplant.