3D-Druck in der Automobilindustrie: Schneller vom Prototyping zur Produktion

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Das Design- und Entwicklungsunternehmen Callum kann durch die Fähigkeiten des Makerbot Method X schnell und in kleinen Stückzahlen maßgeschneiderte Produktionsteile für den limitierten Aston Martin Callum Vanquish 25 herstellen.

Zwei Jahrzehnte, nachdem der Aston Martin Vanquish zum ersten Mal vorgestellt wurde, hat der bekannte Designer Ian Callum CBE das Modell für den modernen GT-Fahrer neu aufgelegt und dabei Leistung mit Benutzerfreundlichkeit kombiniert. Unter Verwendung modernster Materialien und Technologien, einschließlich der additiven Fertigung (3D-Druck in der Automobilindustrie), wurden über 350 Design- und Technik-Updates vorgenommen, um diese zeitgemäße Edition, den Aston Martin Callum Vanquish 25, zu schaffen.

3D-Druck in der Automobilindustrie

Während die charakteristischen Merkmale beibehalten wurden, wurde der Vanquish verfeinert, um ihm einen zielgerichteteren Look zu verleihen und die Leistung seines 5,9-Liter-V12-Motors zu steigern. Der Vanquish ist niedriger und breiter, die überarbeitete Aufhängung sorgt für ein optimiertes Fahrverhalten, während er gleichzeitig von den neuesten Technologien profitiert, wie zum Beispiel 3D-gedruckten Bremskanälen, die kühle Luft zu den neuen Karbon-Keramik-Bremsen leiten.

Im gesamten Design- und Entwicklungsprozess des Aston Martin Callum Vanquish 25 haben die Design- und Ingenieurteams den Makerbot Method X-3D-Drucker eingesetzt, um zeitnah funktionale Prototypen für den Nachweis des Konzepts und umfangreiche Tests herzustellen. Aber mit den Material- und Oberflächenfähigkeiten des Druckers kann das Team noch einen Schritt weiter gehen und Produktionsteile im eigenen Haus herstellen, was vorher nicht möglich war.

Additive Fertigung auch für komplizierte Produkte

Callum nutzt den 3D-Druck in der Automobilindustrie, um die Bremskanäle des Fahrzeugs, die Halterungen für die Bildschirme und die Schaltanlagen sowie einen komplizierten Befestigungsmechanismus für eine herausnehmbare Bremont-Uhr im Armaturenbrett herzustellen.

„Die additive Fertigung hat in den letzten zehn, wenn nicht sogar fünf Jahren einen großen Fortschritt gemacht. Die Auflösung dieser Maschinen ist viel besser, so dass wir komplizierte Produkte mit einem hohen Verarbeitungsstandard herstellen können, der früher nicht möglich gewesen wäre“, erklärt Adam Donfrancesco, technischer Leiter bei Callum. „Traditionell wurden diese Teile aus Aluminiumblöcken gefräst oder im Spritzgussverfahren hergestellt. Diese Methoden sind teuer, zeitaufwändig und oft von Drittanbietern abhängig. Es kann vorkommen, dass man einige Zeit auf ein kleines, in geringer Stückzahl gefertigtes Teil wartet, das dann doch nicht unseren hohen Anforderungen entspricht – wenn man an einem so prestigeträchtigen Fahrzeug wie einem Aston Martin arbeitet, und das auf einem so hohen Qualitätsniveau, wie wir es haben, muss alles absolut präzise sein.“

Hochwertige Materialien

„Diese Teile sind sehr komplex“, fährt Donfrancesco fort. „Zum Beispiel müssen die Bremskanäle in den Stoßfänger integriert werden und die Radhausverkleidung aufnehmen. Es ist ein ziemlich iterativer Prozess, dies richtig hinzubekommen. Die Entwicklung einer Lösung mit dem Method X konnten wir kostengünstig experimentieren, um die endgültigen Teile für die Produktion herzustellen. Anschließend war die Verwendung der entsprechenden Materialien – bis hin zu Nylon 12-Kohlefaser – für die endgültigen Produktionsteile, die in das Fahrzeug eingebaut werden, ein nahtloser Prozess. Für Callum ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Teile aus hochwertigem Material hergestellt werden können.“

Aufgrund seiner Festigkeit, Steifigkeit und Hitzebeständigkeit ist Nylon 12 Carbon Fiber eine ideale Leichtbaulösung für Teile wie Bremskanäle. Im vorderen Bereich des Fahrzeugs müssen Aufprallschutzmaßnahmen berücksichtigt werden. Diese Materialien ermöglichen uns, die strengen Vorschriften für diese Bereiche zu erfüllen. Die Fähigkeit, Teile aus solch starken Materialien herzustellen, ist eine der beeindruckendsten Eigenschaften des Method X Desktop-Druckers. In Anbetracht der Abmessungen ist das Gerät wirklich bemerkenswert. Die Technologie und die Fähigkeiten der größeren, teureren Systeme sind in die kostengünstigeren und erschwinglicheren Desktop-Maschinen eingeflossen - dies ist ein großer Vorteil für Callum.“

3D-Druck in der Automobilindustrie: Zeit ist das A und O

Callum hat sich mit dem britischen Luxusuhrenhersteller Bremont zusammengetan, um eine herausnehmbare mechanische Taschenuhr zu entwickeln, die als Highlight zentral im Armaturenbrett des Vanquish 25 platziert ist. Das Team wollte diesen Zeitmesser als abnehmbares Element gestalten, damit der Fahrzeugbesitzer ihn tragen kann, wenn er das Fahrzeug nicht benutzt. Die Method X erwies sich auch für die Entwicklung dieses Uhrenbefestigungsmechanismus als die perfekte Lösung.

„Für das Gehäuse der Uhr war eine Menge Entwicklungsarbeit erforderlich“, erklärt Donfrancesco. „Wir mussten etwas schaffen, das ergonomisch funktioniert; viele Iterationen wurden auf der Method X entwickelt und im Fahrzeug validiert, so dass wir schnell Fortschritte machen konnten. Die Uhr musste sich vom Fahrersitz aus leicht herausnehmen lassen, sie durfte nicht unbequem sein oder das Handgelenk zu einer ungewöhnlichen Bewegung zwingen, um die Uhr herauszunehmen oder einzusetzen. Außerdem spielt auch die Taktilität eine große Rolle.

„Ein wesentlicher Vorteil der Method X ist der Materialauftrag bei der Herstellung komplexer Teile“, sagt Donfrancesco. „ Die Maschine verfügt über ein integriertes PVA-Trägermaterial, das herausgelöst werden kann. Der Vorteil dabei ist, dass wir kompliziertere Teile und traditionell nicht herstellbare Komponenten, wie den Befestigungsmechanismus der Uhr, so herstellen können. Anstatt zusätzliches Material zu drucken und dann den schwierigen, zeitaufwändigen und oft komplizierten Prozess zur Entfernung dieses Materials zu durchlaufen, erzeugt die Method X automatisch ein auflösbares Stützmaterial. Das ist ein großer Vorteil für uns, der vorher nicht möglich gewesen wäre.

Gesteigerte Effizienz, mehr Flexibilität

Die von der Method X gebotene Maßgenauigkeit war ausschlaggebend für die Herstellung der Montagevorrichtungen, mit denen Callum den Infotainment-Bildschirm im Armaturenbrett positionieren und befestigen konnte. Konventionell hätte man für diese komplizierten Anforderungen mit geringen Stückzahlen Aluminiumspritzguss verwenden müssen, doch mit dem 3D-Drucker konnten Kosten und Zeit gespart werden.

„Insgesamt haben sich unsere Kosten sowohl für den Entwicklungszyklus als auch für die Produktion der Teile drastisch verringert. Beim Prototyping sind die Kosten für das verwendete Filament so niedrig, dass man es sich leisten kann, zahlreiche Iterationen durchzuführen, um die Lösung zu perfektionieren. Außerdem ist es sehr einfach und kosteneffizient, auf hochwertige Materialien umzusteigen. Da die Kosten für das Filament und den Verbrauch so niedrig sind, ist es quasi kostenlos, verschiedene Dinge auszuprobieren“, fügt er hinzu.

Von Bennie Sham.

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