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3D-Druck: Ersatzteile für den 400-PS-Buggy von Sébastien Loeb

Rallye-Dakar 2021
Ersatzteile für den 400-PS-Buggy von Sébastien Loeb

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Um Ersatzteile für den Buggy des 9-fachen Rallye-Weltmeisters Sébastien Loeb, bei der Dakar-Rallye 2021 schnell anfertigen zu können, setzt das BRX-Team erstmals auf den 3D-Drucker Method X von Makerbot.

Der „Hunter“ des BRX-Teams, eine Kooperation aus der britischen Tuningschmiede Prodrive und dem Königreich Bahrain, wird bei der Rallye Dakar 2021 vom 9-fachen Rallye-Weltmeister Sébastien Loeb und der 25-fachen Rallye-Dakar-Legende Nani Roma gefahren. Der 4,5 Meter lange und 1850 Kilogramm schwere Buggy „Hunter“ setzt auf die Leistung eines Ford V6 mit Twin-Turbolader. Das Aggregat entlockt den 3,5 Liter Hubraum 400 PS und 700 Newtonmeter Drehmoment.

Als die Arbeit an dem Rallye-Buggy Ende 2019 gerade erst begonnen hatte, stand das BRX-Team plötzlich vor einer der größten Herausforderungen, die es bisher in der Branche gab. “Wir bringen uns oft in schwierige Positionen, was die Zeit angeht. Aber COVID-19 hat uns einen Strich durch die ohnehin schon enge Zeitplanung gemacht”, sagt Paul Doe, Chefingenieur bei Prodrive. „In Großbritannien gab es einen Lockdown, der uns dazu zwang, das Werk für eine Weile zu schließen. Die Entwicklung, die etwa ein Jahr hätte dauern sollen, wurde auf neun Monate komprimiert. Anstatt im Juli zu testen, haben wir bis Oktober 2020 kein einziges Teil testen können.”

Prototypen und Bauteile aus dem 3D-Drucker

Mit der Rallye-Dakar im Nacken, die in der ersten Januarwoche 2021 startete, bedeutete dies einen immensen Druck für das gesamte Team. Obwohl BRX ein Team von 40 Mitarbeitern umfasst, die die Hunter T1-Fahrzeuge entwerfen, konstruieren, warten und betreiben, war das Team mit der untypisch kürzeren Zeitspanne beinahe am Limit. Doe entschied sich daher, den Makerbot Method X 3D-Drucker, der von DSM, einem globalen Anbieter von Kohlefasermaterialien, empfohlen wurde, in sein Fertigungskonzept mit aufzunehmen.

Der Method X ermöglichte es seinem Team, Prototypen und dringend benötigte Bauteile schnell und bequem zu drucken, sowie mit verschiedenen Applikationen zu experimentieren.

“Es gibt eine lange Liste von Vorteilen durch den Einsatz des Makerbot Method X im Vergleich zur normalen Produktion, wie z.B. Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit“, so Doe. „Wenn es darum geht, Automobilbauteile zu entwerfen, ist der erste Schritt oftmals, ein Bauteil aus dem 3D-Drucker. Die Möglichkeit, das Bauteil zuerst auszuprobieren, bevor wir uns auf das Endprodukt festlegen, erlaubt uns, Änderungen einfach und schnell vorzunehmen. Diese schnelle Iteration ermöglicht es uns auch, unseren Produktionszeitplan einzuhalten und gleichzeitig eine Menge Geld zu sparen”.

Ersatzteile mitten im Nirgendwo drucken

Mit den zwei Method X 3D-Druckern konnte das BRX-Team sowohl in der Fabrik in Großbritannien als auch vor Ort bei der Rallye die benötigten Bauteile drucken. Dafür wurde der 3D-Drucker einfach auf einen der Wartungswagen des Teams geladen. Vor Ort wurden damit neue Bauteile gedruckt oder bestehende Bauteile aus Stahl oder Aluminium repariert. “Wir haben diese Maschine im Truck mitgeführt und mitten im Nirgendwo gedruckt”, sagt Doe. Insgesamt hat das Team über 30 Bauteile für den Hunter T1 gedruckt, darunter eine Halterung für einen Aufhängungspositionssensor und eine geformte Düsenhalterung für das Feuerlöschsystem des Cockpits.

Der Aufhängungspositionssensor ermöglichte es den Ingenieuren, die Dämpferleistung, die Fahrzeugdynamik, die Radausrichtung, die Antriebswelle und mehr zu überwachen. Die Sensordaten werden zur besseren Analyse an das Team zurückgespielt, was dann zur Verbesserung der Fahrzeugleistung genutzt werden kann. Der gesamte Prozess, um die Aufhängungshalterung herzustellen, dauerte nur eineinhalb Stunden.

“Das war neu für uns. Bislang waren nicht in der Lage die additive Fertigung sofort einzusetzen”, sagt Doe. “Außerdem sind die Materialien, die wir mit dem Methode X verwendet haben, insbesondere die Nylon-Kohlefaser, leistungsfähiger als das, was wir in den vergangenen Jahren erlebt hatten. Es gibt eine ganze Reihe von Stellen im Auto, wie z.B. im Motorraum und in der Nähe der Bremsen, wo die Temperaturen schnell mal bis zu 120°C erreichen und wo traditionelle FDM-Materialien zu kämpfen haben. Dies zwingt uns, auf Aluminium zurückzugreifen. In diesem Fall waren wir in der Lage, Bauteile aus Nylon-Kohlefaser zu drucken, das mit den hohe Temperaturen kein Problem hat. Die Carbon-Druckköpfe der Methode X haben uns wirklich den Zugang zu vielen neuen Anwendungen eröffnet. Zudem sind die Bauteile aus den Nylon-Kohlefasern leichter als die bisherigen Bauteile.”

Mit der Nylon-Kohlefaser druckte das BRX-Team auch eine leichte Halterung für eine der Düse des Feuerunterdrückungssystems, die sich in der Mitte des Cockpits befindet. Aufgrund der Größe der Autos wurde jedes Fahrzeug mit zwei Feuerlöschsystemen ausgestattet. Aufgrund des extrem heißen Turbomotors, des 500-Liter-Treibstofftanks und anderen leicht entzündlichen Materialien ist die Feuerunterdrückung in einem solchen Fahrzeug für die Sicherheit von entscheidender Bedeutung. Normalerweise hätte das Team diese Düse aus Stahl oder Aluminium herstellen müssen, was zeit- und kostenintensiv sein kann. Nylon-Kohlefaser ist aufgrund ihrer hohen Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Steifigkeit eine ideale, leichte Alternative zu Metall.

On-Demand-Fertigung

Das Prodrive-Team setzt den 3D-Drucker auch für andere Anwendungen wie etwa Fertigungshilfen und Werkzeugen ein. Zudem werden dank des 3D-Drucks verschiedene Bauteile nur digital im Lager verwaltet, ohne ein echtes Bauteil im Regal liegen zu haben. “Mit den Method X 3D-Druckern in der Nähe und einem digitalen Bestand an Bauteilen und Werkzeugen sind wir in der Lage, auf Abruf zu drucken und agiler und effizienter zu arbeiten“, so Doe. „Wir haben sehr ehrgeizige Pläne, um die Anzahl der Fahrzeuge auf unserer Roadmap in den kommenden Jahren zu erhöhen. Wenn wir weiter skalieren, werden wir möglicherweise mehr als nur ein paar 3D-Drucker benötigen. Die Kosten sind im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren relativ gering, aber die Investition wird sich auf lange Sicht auszahlen. Wir haben eine Menge Projekte vor uns, es wird also noch mehr Gelegenheiten geben, die Method 3D-Drucker zu testen.

Makerbot Industries, LLC
https://www.makerbot.com


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