Keramischer Kolben für Ultracar: Warum nur additive Fertigung in Frage kommt

• XJet, Anbieter von Lösungen für die additive Fertigung, produziert einen keramischen Kolben für den Motor des Chaos Ultracar, und damit den ersten seiner Art.
• Keine andere Technologie könnte die Genauigkeit und Komplexität erreichen, die für das leichte Keramikdesign von Spyros Panopoulos Automotive (SPA) erforderlich sind

Spyros Panopoulos Automotive (SPA) hat mit Hilfe der XJet-Technologie den weltweit ersten additiv gefertigten Kolben für einen Automotor entwickelt, der vollständig aus Keramik besteht, und zwar für sein revolutionäres Chaos Ultracar.

Spyros Panopoulos — SPA-Gründer, Pionier in der Automobilindustrie und Mann hinter dem effizientesten Verbrennungsmotor der Welt — strebt für das in der Entwicklung befindliche Chaos Geschwindigkeiten von über 500 km/h und eine Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in 1,55 Sekunden an. Damit verfügt er über den schnellstdrehenden Serienmotor aller Zeiten, der bis zu 12’200 U/min und erstaunliche 3’065 PS erreicht.

Um den Motor zu verwirklichen und die geforderten extremen Leistungswerte zu erreichen, wurde ein einzigartiger Kolben entwickelt. „Anadiaplasi“ ist die von Spyros Panopoulos ersonnene Designmethode für die additive Fertigung, bei der ein Bauteil seine Form auf der Grundlage der einwirkenden Kräfte annimmt. Material reduziert man dort, wo es die Leistung nicht unterstützt, und fügt es hinzu, wo eine Verstärkung erforderlich ist. So lässt sich das Gewicht optimieren, während die Festigkeit und Temperaturbeständigkeit des Teils erhalten bleibt. Das ist zwar für jeden Kolben wichtig, wird aber in einem so leistungsstarken Motor besonders geprüft. Somit entsteht eine organische, komplexe Form, die leicht und dennoch stabil ist. Diese Technik kommt im gesamten Chaos Ultracar zur Anwendung.

XJet Alumina als perfektes Material für den Kolben

Nach Abschluss des Entwurfs erkannte Panopolous, dass für die Herstellung einer derart komplexen Geometrie – zusammen mit der erforderlichen hohen Genauigkeit und exzellenten Oberflächengüte nur die additive Fertigung und insbesondere das XJet-Nanopartikel-Jetting in Frage kam. In Zusammenarbeit mit Lino 3D, dem Geschäftspartner von XJet in Griechenland, wählte SPA das Material XJet Alumina für den Kolben aufgrund seiner außergewöhnlichen Festigkeit, Härte, seines geringen Gewichts und seiner nahezu vollständigen Beständigkeit gegen thermische Ausdehnung — das perfekte Material für diese Aufgabe.

„Keramik bietet viele Vorteile im Vergleich zu anderen Materialien“, so Panopolous, „es ist härter und steifer als Stahl, hitze- und korrosionsbeständiger als Metalle oder Polymere und wiegt deutlich weniger als die meisten Metalle und Legierungen. Die Aluminiumoxidteile von XJet halten den hohen Temperaturen stand, die in der Brennkammer und an den sich schnell bewegenden Teilen entstehen.“

„Die XJet-Systeme sind in einzigartiger Weise in der Lage, dieses Teil aus Keramik herzustellen, und bei diesem Projekt gibt es absolut keinen Spielraum für Fehler.“

Ultracar: 78 Prozent der Karosserie in 3D gedruckt

Panopolous ist ein Befürworter der additiven Fertigung und setzt diese im gesamten Chaos Ultracar ein. Berichten zufolge werden 78 Prozent der Karosserie sowie andere wichtige Elemente wie der Motorblock, die Nockenwelle und die Einlassventile in 3D gedruckt.

„Wir sind stolz darauf, eine so fortschrittliche Technologie in unserem Ultracar zu verwenden“, erklärt Panopolous. „Unsere Projekte treiben die Leistung bis zum Äußersten und deshalb sind wir bei den verwendeten Materialien und Technologien äußerst wählerisch. Ich glaube, dies ist das erste Mal, dass Keramik-AM im Motorsport eingesetzt wird, und ich fühle mich privilegiert, diesen bahnbrechenden Schritt zu tun.“

Haim Levi, XJet VP Strategic Marketing, sagt: „SPA bringt die keramische additive Fertigung und das Design für AM – DfAM – mit ihrer Arbeit am Chaos Ultracar an die Grenze und darüber hinaus. Wir sind sehr stolz darauf, Teil eines solch bahnbrechenden Projekts zu sein, indem wir die erstklassigen Fähigkeiten unserer Technologie und unseres Systems anbieten. Konstrukteure und Ingenieure aus einer Vielzahl von Branchen und Anwendungsbereichen sehen sich neuen Möglichkeiten gegenüber, die sich ihnen nun eröffnen. Wir erwarten, dass der keramische Kolben des Chaos-Projekts ihre Kreativität und Fantasie beflügelt und die Grenzen in der Automobilindustrie und darüber hinaus verschiebt.“

Weitere Informationen: https://www.xjet3d.com/ und https://automotive.spyrospanopoulos.com/chaos/

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