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Aerodynamische Teile: McLaren verkürzt Produktionszeiten dank 3D-Druck

Fahrzeugentwicklung beschleunigen
McLaren fertigt aerodynamische Teile auf Neo800-3D-Druckern von Stratasys

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McLaren meldet große Fortschritte bei der Optimierung der Aerodynamik des Fahrzeugs in Windkanaltests dank der hohen Genauigkeit der auf den Neo800 Stereolithographie-3D-Druckern gedruckten Teile. Bild: Motorsport Images

Durch den Einsatz seiner hauseigenen 3D-Drucker kann das Kraftpaket der Formel 1 McLaren Racing alle aerodynamischen Teile an seinem Standort in Woking, Großbritannien, herstellen, was Kosten für Zulieferer und die damit verbundene Qualitätssicherung spart. Zudem fertigt das Team Montagevorrichtungen und Schablonen sowie kleine Formen, die früher aus Metallblöcken gefräst wurden, additiv. Zum Einsatz kommen die großen Neo800-Stereolithographie-Drucker aus dem Hause Stratasys und ein auf Windkanalmodelle ausgelegter Werkstoff.

McLaren reagiert auf die strengeren Zeit- und Budgetvorgaben der FIA für die Fahrzeugproduktion, indem es Zehntausende von Teilen mit großen Stratasys-3D-Druckern der nächsten Generation herstellt. Bis zu 9.000 Teile pro Jahr entfallen dabei auf die Front- und Heckflügel sowie große Teile der seitlichen und der oberen Karosserie. Das Rennteam berichtet von großen Fortschritten bei der Optimierung der Aerodynamik des Fahrzeugs in Windkanaltests dank der hohen Genauigkeit der auf den fünf Neo800-Systemen gedruckten Teile. Über den qualitativen Aspekt hinaus wurde auch die Produktionszeit für die Teile drastisch verkürzt, so dass das Team nun in der Lage ist, bestimmte große Teile, wie beispielsweise maßstabsgetreue Karosserieoberteile, in nur drei Tagen herzustellen. Zudem ist die Fertigung kostengünstiger.

„Die Stereolithographie-Technologie sowie die Materialien haben sich weiterentwickelt und damit die Art und Weise, wie wir sie einsetzen.”
– Tim Chapman, McLaren Racing

„Die Stereolithographie-Technologie sowie die Materialien haben sich weiterentwickelt und damit die Art und Weise, wie wir sie einsetzen”, erklärt Tim Chapman, Leiter der Additiven Fertigung bei McLaren Racing. „Wir stellen nicht mehr nur Prototypen her, sondern produzieren jetzt viele Komponenten und Werkzeuge in Originalgröße.”

Eine der Hauptanwendungen, in denen McLaren den größten Nutzen seiner Neo800-Drucker sieht, sind Windkanaltests. Das Team verwendet 60% der Modelle im Originalmaßstab, um das Aerodynamikpaket zu optimieren und mehr Abtrieb zu erzielen, der für mehr aerodynamischen Grip sorgt, und um die aerodynamischen Belastungen an der Vorder- und Rückseite des Autos auszugleichen.

„Windkanaltests sind nach wie vor der Goldstandard, wenn es darum geht, zu beurteilen, wie alle Oberflächen zusammenwirken, entweder als Baugruppe oder als komplettes Auto,” erklärt Chapman. „Unsere 3D-Drucker der Neo-Serie haben uns geholfen, die Vorlaufzeiten für unsere aerodynamischen Windkanal-Komponenten und -Projekte drastisch zu verkürzen.”

Werkstoff für Windkanalmodelle: Resin Somos PerForm Reflect

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Der Einsatz der stereolithographischen 3D-Drucktechnologie von Stratasys kann laut McLaren dazu beitragen, die Vorlaufzeiten für aerodynamische Windkanal-Komponenten und -Projekte zu verkürzen.
Bild: Stratasys

Das Team druckt Teile mit dem Resin Somos PerForm Reflect, das speziell für Windkanalmodelle entwickelt wurde. Somos ist ein Warenzeichen und eine eingetragene Marke von Covestro. Dank des Hochleistungspolymers entstehen robuste, starre Teile, deren Nachbearbeitungszeit 30% kürzer ist.

Chapman: „Die hochpräzisen Komponenten aus unseren Neo-Druckern erfordern nur eine minimale manuelle Nachbearbeitung, was einen wesentlich schnelleren Durchsatz im Windkanal ermöglicht. Zusätzlich zum Vorteil der Geschwindigkeit können wir nun auch Windkanalteile mit höchster Genauigkeit, Detailgenauigkeit und bestem Oberflächenfinish herstellen.“

Das habe dem Team ermöglicht, Tests zu verbessern und innovative neue Ideen zur Leistungssteigerung zu finden.

Chapman weiter: „Ich kann gar nicht genug betonen, wie wichtig diese Vorteile in der Formel 1 sind, wo die Fristen für die Auslieferung der Autos für das nächste Rennen extrem knapp sind und wo die kleinste Designanpassung den Unterschied zwischen Sieg und Niederlage ausmachen kann oder zu besseren Positionen in der Startaufstellung verhilft.”

3D-Drucker: Vorteile eines großen Bauraums

Der große Bauraum (800 x 800 x 600 mm) des 3D-Druckers Neo800 von Stratasys ermöglicht die Herstellung großer Einzelteile oder einer Vielzahl kleinerer Teile. Der Prozess bedeutet, dass komplizierte Details immer mit branchenführender Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit erhalten bleiben. Ein Beispiel dafür sind die Rennwagen von McLaren, die mit 50 bis 60 Gehäusen ausgestattet sind, in denen der Luftdruck auf verschiedenen Oberflächen gemessen wird. Die kleinen Druckmessgeräte in diesen Gehäusen sind äußerst kompliziert. Sie zeichnen während der Tests und Rennen detailliert Daten auf, damit die Ingenieure die aerodynamische Leistung kontinuierlich überwachen und optimieren können.

„McLaren war in der Lage, die Produktentwicklungszeit bei voller Kostenkontrolle drastisch zu verkürzen.“
– Andy Langfeld, Stratasys

Andy Langfeld, President EMEA bei Stratasys, sagte: „Der transformative Wert des 3D-Drucks ergibt sich aus der Möglichkeit, Teile für bestimmte Anwendungen schnell anpassen und maßschneidern zu können. In diesem Fall war McLaren in der Lage, die Produktentwicklungszeit bei voller Kostenkontrolle drastisch zu verkürzen, indem das Unternehmen die Stereolithographie-Technologie der nächsten Generation von Stratasys mit den erstklassigen Somos-Materialien und unserer umfassenden Erfahrung im Rennsport kombiniert hat.” (eve)



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