3D-Druck

Prototyping im Renntempo

Vom Fan-Zuspruch bis hin zur Ausschüttung Leistungsprämien: In keinem anderen Sport hängt messbarer Erfolg stärker von der Geschwindigkeit ab als in der Formel 1. Neun Konstrukteurs- und sieben Fahrerweltmeistertitel zeigen, dass Williams Martini Racing sein Handwerk versteht. Und weil Geschwindigkeit auch neben der Strecke zählt, setzen die Ingenieure zum Bau der äußeren Teile des Frontflügels für den 2016er-Rennwagen erfolgreich auf additive Fertigung mit EOS-Technologie.

Mit Innovation zu Highspeed und Punkten. (Quelle: Williams Grand Prix Engineering Limited)

Dem Credo folgend, stets auf innovative Technologien zu setzen, machte sich die technische Abteilung im Formel-1-Team von Williams Martini Racing daran, für den mehrteiligen Frontspoiler beim Prototyping die additive Fertigung in den Entwicklungsprozess zu integrieren. Das Bauteil ist ein aerodynamisches Herzstück des Wagens und sorgt dafür, dass die Reifen des Rennwagens bei der schnellen Kurvenhatz optimalen Grip auf der Strecke erhalten. Hintergrund: Computersimulationen halfen bei der Berechnung des Frontflügel-Designs. Doch ab einem gewissen Punkt müssen Windkanaltests unter echten Bedingungen erfolgen, denn trotz aller intelligenten IT-Algorithmen ist die Leistungsfähigkeit der Berechnungsmodelle begrenzt. Im Zuge dieser Tests gilt es, die verschiedenen Entwürfe unter realen Bedingungen auf Herz und Nieren zu prüfen. Da Kohlefasermaterialien schwer zu verarbeiten sind, hat sich Williams Martini Racing dazu entschlossen, Prototypen für die Flügel additiv zu fertigen, um damit die Formgebung zu testen.

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Zum Einsatz kommen dabei die beiden EOS-Maschinen EOSINT P 390 und vor allem die EOSINT P 760 mit großem Bauraum, die beide für die Produktion von Kunststoffen im Laser-Sinter-Verfahren geeignet sind. Die Ingenieure entwerfen dabei per CAD-Software zunächst unterschiedliche Frontflügel, die jeweils den Ideen und Simulationen für hohen Abtrieb und damit hohe Reifenhaftung entsprechen. Diese Entwürfe überträgt das Team in die EOS-Systeme, die daraufhin in hoher Präzision den Formprototyp herstellen. Sobald die Werkstücke den Bauraum verlassen, findet die weitere Evaluation durch die zuständigen Experten statt. Erst nachdem das Konstrukteursteam einige Designs in die engere Wahl genommen hat, erfolgt der aufwändige Bau der zugehörigen Formen für die eigentlichen CFK-Bauteile, die anschließend auf der Rennstecke weiter getestet werden. „Wir konnten die Produktionszeiten kontinuierlich senken, da wir den Gesamtfertigungsprozess deutlich simpler und effizienter gestalten konnten“, erklärt Richard Brady, Leiter Advanced Digital Manufacturing bei Williams Martini Racing. „Es ist uns nun zum ersten Mal möglich, Komponenten zu testen, ohne vorher aufwändigen, langwierigen und teuren Formenbau für nachträglich verworfene Designs durchzuführen.“

Die schnelle Fertigung bedeutet auch, dass innerhalb einer bestimmten Zeit deutlich mehr Iterationen eines Designs möglich sind: Wo eine Frist früher für nur einen Durchlauf ausreichte, sind nun gleich mehrere Wiederholungen möglich. Die auf diese Weise insgesamt gesparte Entwicklungszeit resultiert entsprechend auch in niedrigeren Kosten. Darüber hinaus bringt die additive Fertigung weitere finanzielle Vorteile mit sich, da sich die optimierten Bauteile in besseren Platzierungen auf der Rennstrecke niederschlagen. Für jeden Punkt in der Fahrer- und Konstrukteurswertung verteilt der F1-Dachverband FIA (Fédération Internationale de l‘Automobile) Gelder aus den Werbeeinnahmen der Rennserie; Sponsoren unterstützen zudem ebenfalls kräftiger, wenn die Fahrer auf der Überholspur sind. kf

Rapidtech, Halle 2, Stand 411

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