Prodrive nutzt 3D-Druck um Autoteile in der Wüste bei der Rallye Dakar 2021 herzustellen

Prodrive kann auf eine lange Geschichte im Motorsport zurückblicken. 1984 nahm das Unternehmen zum ersten Mal an der Qatar International Rallye teil und gewann diese. Seitdem ist Prodrive hat eine Vielzahl von Titeln in mehreren Motorsportdisziplinen gewonnen.

Im Jahr 2021 trat das Unternehmen bei der Rallye Dakar in Partnerschaft mit dem Königreich Bahrain unter dem neuen Team Bahrain Raid Xtreme (BRX) an. Die Rallye Dakar findet über zwei Wochen statt, mit Etappen, die Hunderte von Meilen von herausforderndem Off-Road-Gelände in Saudi-Arabien umfassen.

Um sich auf die Veranstaltung vorzubereiten, begann das BRX-Team mit der Entwicklung des Hunter T1, dem neuen Zwei-Auto-Werksteam, das vom 9-fachen Rallye-Weltmeister Sébastien Loeb und der 25-fachen Rallye-Dakar-Legende Nani Roma gefahren wird. Roma sicherte sich im Jahr 2021 den 5. Platz in der Gesamtwertung, das erste Mal, dass ein Team bei seinem ersten Versuch bei der Rallye Dakar eine so hohe Platzierung erreicht hat.

Als die Arbeit 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, die uns praktisch 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 Rad an einem Auto gedreht.”

Mit der Rallye Dakar, die für die ersten beiden Januarwochen 2021 geplant ist, 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 einer untypisch kürzeren Zeitspanne überfordert. Darüber hinaus konkurrierte das Team mit anderen Projekten um Ressourcen, obwohl Prodrive interne Fertigungs-, Herstellungs- und Bearbeitungsmöglichkeiten bot.

Als Doe sich entschied, den MakerBot METHOD X® 3D-Drucker, der von DSM, einem globalen Anbieter von Kohlefasermaterialien, empfohlen wurde, in sein Konzept aufzunehmen, kam es zu einem Wendepunkt. Der METHOD X ermöglichte es seinem Team, Prototypen und dringend benötigte Bauteile schnell und bequem zu drucken, sowie mit verschiedenen Anwendungen zu experimentieren, sowohl auf als auch außerhalb des Platzes. Mit den unbegrenzten Möglichkeiten der additiven Fertigung wurde das Prototyping und die Bauteileproduktion viel rationeller und kosteneffizienter.

Innovation war schon immer ein zentraler Grundsatz bei Prodrive. Das Unternehmen nutzt eine breite Palette von Technologien, um sicherzustellen, dass es an der Spitze des Wettbewerbs bleibt. Das Ergänzen von METHOD X zu seinem Repertoire an Spitzentechnologien bot dem Unternehmen eine zusätzliche Möglichkeit, noch mehr Zeit während des verkürzten Produktionsplans zu sparen.

“Es gibt eine riesige Liste von Vorteilen durch den Einsatz des MakerBot METHOD X im Vergleich zur normalen Produktion, wie z.B. Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit. Wenn es darum geht, Automobilbauteile zu entwerfen, ist der erste Schritt oftmals, ein Bauteil aus dem 3D-Drucker zu drucken, um zu sehen, wie es ausfallen würde. 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”, so Doe.

Mit zwei METHOD X 3D-Druckern war das BRX-Team in der Lage, einige Bauteile sowohl in der Fabrik in Großbritannien als auch vor Ort bei der Rallye zu entwickeln.

3D-Druck vom Werkstattboden in die offene Wüste

METHOD X wurde auf einen der Wartungswagen des BRX-Teams geladen, den sie in der Wüste aufgestellt hatten. Die Technologie wurde vor Ort verwendet, um gefertigte Bauteile zu drucken oder um ein Bauteil zu reparieren, das eine Stahl- oder Aluminiumfertigung erfordert hätte.

“Wir haben diese Maschine im Truck mitgeführt und mitten im Nirgendwo gedruckt; buchstäblich dort, wo man keine Spuren von Zivilisation sieht, und doch sind wir hier und benutzen diese Art von Maschine mit dieser industriellen 3D-Drucktechnologie. Wir nutzten die Geschwindigkeit des 3D-Drucks von Bauteilen mitten in unserem Testprogramm”, sagte Doe.

Das BRX-Team verwendete die METHODE X, um über 30 Bauteile für den Hunter T1 zu drucken, 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 untersuchen. Der Sensor generiert Daten und leitet die Informationen zur besseren Analyse an das Team zurück, was dann zur Verbesserung der Fahrzeugleistung genutzt werden kann. Der gesamte Prozess, um die Aufhängungshalterung genau richtig herzustellen, dauerte nur eineinhalb Stunden, von der 3D-gedruckten Halterung auf der Bodenplatte mitten in der Wüste, über die Beobachtung der Halterung, bis hin zur Aktualisierung und Verstärkung des Designs im Truck und dem Start der Produktion auf METHOD X. Mit dem neuen Bauteil in den Händen war das Team bereit, es am Auto anzubringen und weiter Daten zu sammeln.

“Das war neu für uns. In der Vergangenheit haben wir additive Fertigung verwendet, aber wir hatten nicht die Möglichkeit, dies sofort zu tun”, sagte Doe. “Außerdem waren die Materialien, die wir bei der 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 Teilen im Auto, wie z.B. die Motorräume und die Radseite in der Nähe der Bremsen, wo die Umgebungen bis zu 120°C erreichen und wo traditionelle FDM-Materialien zu kämpfen haben. Dies zwingt uns, auf Aluminium zurückzugreifen, das kostspielig ist. In diesem Fall waren wir in der Lage, Bauteile aus Nylon-Kohlefaser zu drucken, das in der Lage ist, sehr hohe Temperaturen zu erreichen. Die Carbon-Druckköpfe der METHODE X haben uns wirklich den Zugang zu vielen neuen Anwendungen eröffnet.”

Doe fuhr fort: “Da die Dichte der von uns verwendeten Materialien im Vergleich zu herkömmlichen Aluminium- oder Stahlkonstruktionen so gering war, konnten wir Bauteile herstellen, die viel leichter waren als ein typisches Teil. Und es erlaubte uns unbegrenzte Freiheit, unsere Bauteile effektiv zu testen.”

Mit der Nylon-Kohlefaser druckte das BRX-Team auch eine leichte, geformte Halterung für eine der Düsen des Feuerunterdrückungssystems, die sich in der Mitte des Cockpits befindet. Aufgrund der schieren Größe der Autos wurde jedes Fahrzeug mit zwei Feuerlöschsystemen ausgestattet. Mit einem extrem heißen Turbomotor, einem 500-Liter-Treibstofftank und anderen leicht entzündlichen Materialien ist die Feuerunterdrückung von entscheidender Bedeutung. Normalerweise hätte das Team diese Düse aus herkömmlichem, schwerem Metall wie 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.

“Wir wollten so weit wie möglich von der typischen gefalteten Aluminiumhalterung wegkommen und stattdessen ein hochwertigeres Gefühl im Cockpit haben. METHOD X erlaubte uns, mit einer neuen Art von Düse zu experimentieren. Die geformte Halterung war eine schöne Balance aus Form und Funktion. In der Tat sah es 10 Mal besser aus als das, was wir in der Vergangenheit hatten, und das ohne unerhörte Kosten”, sagte Doe.

Skalierung mit On-Demand-fertigung

Mit der Verfügbarkeit des METHOD X hat das Prodrive-Team begonnen, neue und andere Anwendungen zu erforschen, von Autobauteilen bis hin zu Fertigungshilfsmitteln und Werkzeugen. Während das Unternehmen immer noch physische Teile vor Ort lagert und verwaltet, wächst auch der digitale Bestand.

“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. 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 Maschinen in unserem Bestand 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”, so Doe abschließend.

Der Artikel basiert auf einer Pressemitteilung von Makerbot.