Additive Fertigung 3D-Druck hat sich im Fahrzeugbau etabliert

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Die Herstellung von Teilen oder ganzen Fahrzeugen mit Hilfe des 3D-Druck klingt noch immer nach Zukunftsmusik. Doch das Verfahren wird zunehmend eingesetzt und sorgt für eindrucksvolle Ergebnisse.

Dass eines Tages auf Knopfdruck komplette Autos aus einem Drucker kommen klingt reizvoll, ist aber unwahrscheinlich. Doch die Beispiele mehren sich, dass der 3D-Druck, auch Additive Fertigung genannt, den Fahrzeugbau zumindest in Teilen revolutioniert. Mittlerweile gibt es eine Reihe richtungsweisender Beispiele für individuelle Anwendungen wie auch für den Serienbau.

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Porsche: Gedruckter Motorkolben für mehr Leistung

Mehrere deutsche Autohersteller nutzen bereits seit einigen Jahren additive Produktionsverfahren, mit deren Hilfe sich Teile entwickeln lassen, die mit klassischen Herstellungsprozessen nicht produzierbar wären. So konnte speziell für den BMW i8 Roadster dank dieser Technik ein Bauteil der Verdeckmechanik entwickelt werden, das anders gar nicht herstellbar gewesen wäre. Auch bei Porsche macht man sich Gedanken darum, wie die additive Fertigungstechniken neues Potenzial im Fahrzeugbau entfesseln. So hat der Stuttgarter Sportwagenhersteller jüngst zusammen mit Mahle für den 911 GT2 RS ein Druckverfahren für Motorkolben entwickelt. Die additiv gefertigten Kolben sind nicht nur leichter, sie ermöglichen auch mehr Leistung. Im Fall des GT2 RS sollen 700 PS und damit 30 PS mehr möglich sein.

Porsche wie BMW nutzen 3D-Drucker außerdem seit einigen Jahren zum Nachbau von Teilen für Oldtimer. Sind Originalersatzteile nicht mehr vorhanden und ihre Einzelanfertigung in klassischen Verfahren sehr teuer und zeitaufwendig, kann der 3D-Drucker einspringen. Angewendet wurde dieses Verfahren etwa 2016 bei der Restauration eines ursprünglich von Elvis Presley gekauften BMW 507, der in einer aufwendigen Prozedur trotz fehlender Originalersatzteile wieder in den Zustand der Werksauslieferung zurückversetzt wurde. Nicht nur Autohersteller und ihre Klassikabteilungen nutzen 3D-Verfahren. Mittlerweile gibt es auch auf Ersatzteile von Oldtimern spezialisierte Firmen, die nicht nur mit Originalteilen handeln, sondern auch Nachbauten im 3D-Druckverfahren anbieten.

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E-Motor wiegt lediglich 10 Kilogramm

Ein sehr eindrucksvolles und wohl auch zukunftsweisendes Beispiel für den Einsatz von 3D-Druck-Verfahren hat dieses Jahr die englische Firma Equipmake mit einer neuen E-Motor-Generation vorgestellt. „Ampere“ heißt das auf sein Gewicht bezogen stärkste Permanentmagnet-Aggregat der Welt. Es wiegt lediglich 10 Kilogramm und leistet 200 kW/299 PS. Für die Entwicklung der neuen Motorengeneration kooperiert Equipmake mit dem im englischen Bristol ansässigen Unternehmen Hieta, einem Experten für 3D-Druck. Statt Metallteile des Motors aus dem Vollen zu fräsen, werden diese dort additiv gefertigt. Vorteil: Metall wird nur dort verwendet, wo es auch wirklich benötigt wird. Zudem lassen sich thermisch effizientere Wände sowie weitere Vorteile bei mechanischen Bauteilen erzielen, die unter anderem höhere Drehzahlen erlauben. Seine Höchstleistung entwickelt der E-Motor übrigens bei 30.000 Touren. Darüber hinaus erlaubt das 3D-Druckverfahren bei Aluminium und den Magneten Rohstoffeinsparungen, was Kosten senkt.

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Unterschiedliche Anforderungen an das 3D-Druckverfahren

Apropos Elektroauto: In größerem Umfang 3D-Druckverfahren beim Autobau einsetzen wollen etwa die Firmen XEV und Czinger. Während XEV mit dem Yoyo ein dem Smart Fortwo recht ähnlichem Minimobil mit E-Antrieb in dieser Weise bauen will, handelt es sich beim 21C von Czinger um ein extrem leichtes Hypercar. Unterschiedlicher können die Ausrichtungen dieser beiden Ansätze kaum sein. Auch bei den additiven Produktionstechniken werden unterschiedliche Schwerpunkte gesetzt. Im Fall des Yoyo wurde Wert auf geringe Kosten und Effizienz beim Produktionsverfahren gelegt, weshalb der Stromer aus möglichst wenig Bauteilen besteht, die sich zudem über einfache Kunststoff-3D-Drucker herstellen lassen. Türelemente oder das komplette Armaturenbrett werden so im Drucker hergestellt. Kosten soll ein Yoyo rund 8.000 Euro.

Beim Czinger 21C entstehen hingegen nahezu alle Metallteile des Fahrzeugs im Drucker. Mit diesem Verfahren lassen sich besonders steife, perfekt geformte und zudem leichte Bauteile generieren. Trotz großer Batterie, Turbo-V8 und drei E-Motoren wiegt der 919 kW/1.250 PS starke und über 430 km/h schnelle 21C rund 1,2 Tonnen. Die Produktionstechnik erlaubt nicht nur den Bau qualitativ hochwertiger Komponenten, sie spart laut Czinger auch Zeit und Geld, da zum Beispiel für den Bau eines Aufhängungsarms keine Werkzeuge mehr entwickelt und produziert werden müssen. Dennoch müssen Kunden statt 8.000 Euro wie im Fall des Yoyo für einen 21C ein Millionensümmchen locker machen.

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