Maximale Freiheit für den Leichtbau
Hohe Potenziale des 3D-Drucks
Der 3D-Druck bietet in Automobilentwicklung und -produktion großes Potenzial – vor allem zur Gewichtsreduzierung, teils auch für Kostensenkungen. Denn die additive Fertigung ermöglicht innovative Konstruktionsprinzipien. Welche Vorteile sich damit realisieren lassen, präsentierte csi im Rahmen der Arena2036-Veranstaltung „überMORGEN2036“ mit einem Modulquerträger in Leichtbauweise.
Die Partner der Forschungsfabrik ARENA2036 arbeiten an der Mobilität der Zukunft. In diesem „Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles“, das in seinem Namen auf den 150. Geburtstag des Automobils im Jahr 2036 verweist, engagiert sich auch das Engineering-Unternehmen csi. Einen wichtigen Aspekt stellt dabei die gemeinsame Entwicklung von Produkt und Produktion dar. Wie eng diese beiden Themen verknüpft sind, demonstrierte csi schon oft. Zuletzt auf der von 800 hochrangige Gästen aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik gut besuchten Veranstaltung „überMORGEN2036“.
Das Interesse an der von csi für den 3D-Druck optimierten Konstruktion eines Modulquerträgers war groß. Verglichen mit konventionellen Konstruktionen sieht das komplexe Bauteil ungewohnt aus: fast keine Ecken, die Hohlstrukturen sind rund und es gibt vielen Öffnungen, bei denen sich manch einer der Besucher nach dem Sinn gefragt haben mag. Dabei scheint alles organisch ineinanderzufließen oder aus einander hervorzugehen. Stellt man den Modulquerträger auf eine Waage, zeigt sich aber ein enorm wichtiger Vorteil: Mit gerade einmal 5,9 Kilogramm ist er ein extremes Leichtgewicht.
Das Rätsel lässt sich leicht lösen: Die additive Fertigung macht bislang Unmögliches möglich und erlaubt es, fast jede denkbare Geometrie herzustellen. Beispielsweise lassen sich beim schichtweisen Aufbau aus Metall oder Kunststoff beliebig geformte Kanäle in Werkstücken realisieren. So entbindet der 3D-Druck die Konstrukteure von fast allen Einschränkungen, die ihnen bei den klassischen Produktionsverfahren vor allem durch die Umformwerkzeuge auferlegt werden. Sie konnten die Geometrie der Bauteile allein an den jeweiligen Anforderungen ausrichten, sie optimal in den vorhandenen Bauraum einpassen sowie ihre Form und Wandstärken an den Festigkeitserfordernissen orientieren.
Das erklärt manche der Löcher in den Modulen: An diesen Stellen ist entweder kein Material erforderlich, um die nötige Stabilität zu bieten – daher lässt man es weg. Auch die Öffnungen und Lamellen sind der Funktionalität geschuldet. Sie dienen beispielsweise als Luftein- oder -auslässe zu Kühlungszwecken. Manche von ihnen hätte man ohne 3D-Druck als separate Bauteile herstellen und in die Module einbauen müssen. Auch diese Funktionsintegration ermöglicht es letztlich, Kosten, Montagezeiten und meist auch Gewicht zu reduzieren.
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