Hinter verschlossenen Türen

Zehn-Zylinder-Motoren hinter Sichtschutzwänden, Zutritt zum Windkanal nur ohne Kamera, Modellbau hinter verriegelten Stahltüren ¿ wir sind drin: Im Allerheiligsten des Formel 1-Rennstalls von Toyota Motorsport. In jener Fabrik am Stadtrand von Köln, in der fieberhaft an den beiden rotweißen Boliden getüftelt wird, die im Frühjahr 2002 in Melbourne an den Start gehen sollen. Bis dahin ist allerdings noch viel zu tun.

Das weiß auch John Mitchell, der Chef der Abteilung Verbundwerkstoffe, die bei der Entwicklung des neuen Rennwagens eine wichtige Rolle spielt. Denn mühsam ist der Weg von der Idee zur fertigen Konstruktion aus Kohlefaser oder Leichtmetall. Er führt über unzählige Modelle und Varianten, die immer und immer wieder an der verkleinerten Windkanal-Version des Rennwagens getestet und optimiert werden. Da gilt es mit schnellen Entwicklungs-Werkzeugen Zeit zu sparen. ¿Unsere Rapid Prototyping-Anlagen produzieren deshalb pausenlos. Sie laufen fast rund um die Uhr.¿, erläutert John Mitchell.

Schnelle Teile, schnelle Autos

Rund um die Uhr? Als wir ungläubig die Stirn runzeln, führt uns der sympathische Brite in einen hellen Raum, in dem zwei moderne Lasersinter-Anlagen des deutschen Herstellers EOS stehen. Die beiden Maschinen ¿ darunter eine schnelle Doppelkopflaser-Anlage der neuesten Generation ¿ gehören zum Feinsten, was es derzeit auf diesem Gebiet gibt. Leise summend sind sie gerade dabei, Karosserieteile für aerodynamische Testläufe zu erstellen. Das geschieht, indem CO2-Laser die Teile Schicht für Schicht aus einem Kunststoffpulver aufbauen und versintern. Die Steuerungs-Informationen dafür beziehen sie aus den automatisch gewandelten 3D-CAD-Daten. Der Bauprozess dauert nur wenige Stunden ¿ je nach Komplexität und Größe der Bauteile. Anschließend erhalten die Prototypen meist noch ein leichtes Finish, bei der ihre raue Oberfläche etwas geglättet wird.

Beide Anlagen können mehrere Modelle gleichzeitig bauen und lassen sich während laufender Prozesse mit weiteren Aufträgen ¿füttern¿. Die Doppellaser-Anlage vermag aufgrund ihres großen Bauraums sogar ausladende Bauteile von 700 ´ 380 ´ 580 Millimetern ¿ oder eben größere Stückzahlen kleinerer Teile ¿ zu fertigen. Für den ¿normalen¿ Industriealltag bedeutet das: Sie eignet sich für die Losgrößen angepasste Fertigung von Kleinserien! Und als Werkzeug des Simultaneous Engineering sind diese Systeme heute ohnehin kaum mehr wegzudenken.

John Mitchell, der als Flugzeugingenieur bereits Erfahrungen mit anderen RP-Verfahren sammeln konnte, überzeugten vor allem zwei Merkmale des Lasersinterns: Gegenüber anderen Techniken wie etwa dem 3D-Printing oder der Stereolithographie lassen sich Modelle mit hoher Festigkeit und hoher Temperaturbeständigkeit anfertigen, wie sie für den Rennwagenbau benötigt werden. ¿Die durch das Verdichten des gesinterten Polyamidpulvers erreichte Stabilität der Teile, die einfache Handhabung der Maschinen und insbesondere der große Bauraum der Doppelkopflaser-Anlage sind für uns entscheidende Kriterien¿, sagt Mitchell.

Schon serienreif?

Das Lasersintern eignet sich hervorragend dazu, um Prototypen für Einbau- oder Praxistests anzufertigen. Also nicht nur Anschauungsmodelle, sondern das, was Produktentwickler als ¿Funktionsprototypen¿ bezeichnen. Die bestehen dann zwar nicht immer aus den Original- Kunststoffen der späteren Bauteile, immerhin aber aus seriennahen, bruch- und hitzefesten Polyamiden. Damit nähert sich das Lasersintern wie kein anderes Verfahren des Rapid Prototyping den Bedingungen der Serienproduktion.

Auch in der Motorsport-Schmiede von Toyota geht es weniger darum, hübsche Designmuster zu sintern als vielmehr Bauteile aus allen Bereichen der Fahrzeugtechnik: Radnaben, Motorteile, Aufhängungen, Bremskomponenten, ja sogar elastische Stoßdämpfer, bewegliche Schnappverbindungen und hauchdünn auslaufende Heckflügel. ¿Bereits viele Bauteile¿, so erfahren wir, wurden für Einbau- und Werkstatttests in den Laser-Sinter-Anlagen gebaut. Nicht nur für die 1:2-Windkanalversion, sondern vereinzelt auch schon in Originalgröße. Bislang nur zu Testzwecken, doch spekulieren ist erlaubt: ¿Mitfahrende¿ Lasersinterteile? Kenner der Rennsportszene meinen zu wissen, dass es bereits Teams gibt, die ihre PS-Boliden mit Laser gesinterten Einbauteilen an den Start schicken. Ein Vorgeschmack auf die industrielle Massenproduktion der Zukunft? Man darf gespannt sein.

Michael Stöcker

Marktführer

in Sachen Lasersintern ist Electro Optical Systems, kurz EOS. Neben Anlagen zum Lasersintern von Prototypen aus Polyamid (Funktionsteile) und Polystyrol (Feinguss-Modelle!), baut das deutsche Unternehmen auch Systeme zur Herstellung von Metallteilen- oder -formen (Rapid Tooling) sowie zur Anfertigung von Formen oder Kernen für den Sandguss. Seit Mitte des Jahres ist es Technologie-Partner von Toyota Motorsport. Auf der diesjährigen Euromold ist es in Halle 8 auf Stand F70 zu finden