Erster 3D gedruckter Scooter

3D-Drucktechnologie durchdringt immer mehr Bereiche. Sie können eine Vielzahl von Materialien drucken. Das Team der Technischen Universität Ostrava setzte den Renishaw AM400 3D-Drucker ein, der feines Metallpulver aufschmilzt und dieses in einem räumlichen Modell zu einem einzigartigen Roller zusammenfasst.

Der erste Roller der Welt mit einem bionischen Design aus Edelstahl ist voll funktionsfähig und hält dem klassischen Roller stand.

“Unser Prototyp hat ein anderes Gewicht, der 3,2-Kilogramm-Rahmen ist etwa ein Viertel leichter als bei einer herkömmlichen Methode. Neben der Einsparung von Material, die wir durch die leichten und hohlen Teile erzielt haben, haben wir größten Wert auf attraktives Design gelegt. “Roller und sein unverwechselbarer sportlicher Look”, sagte Marek Pagáč, ein Team von Maschinenbauingenieuren unter dem Banner des Protolab 3D-Druckzentrums.

Bei der Gestaltung der Struktur wurden die Prinzipien der Bionik angewendet, ein Bereich, in dem Wissen aus der Untersuchung lebender Organismen und ihrer Strukturen für die Entwicklung neuer Technologien verwendet wird. Die Konstruktion und Herstellung des Rahmens erwies sich als die größte Herausforderung.

“Wir wollten die Steifigkeit des Rahmens beibehalten und gleichzeitig das Gewicht reduzieren. Die Vorderseite war besonders kompliziert. Sie ist hohl und für die Produktion anspruchsvoller. Schließlich haben wir das gelöst, indem wir den Rahmen geteilt haben und vier Teile bedruckt haben, die erneut verschweißt werden müssen.” erklärte Lukáš Jančar und Jakub Měsíček, Konstrukteure für bionische Konstruktionen und topologische Optimierungsrechner.

Roller erleben eine Renaissance

Das Projekt entstand in Zusammenarbeit mit Renishaw, einem globalen Unternehmen, das vor zwei Jahren die Renishaw AM 400-Maschine für den 3D-Druck aus Metallpulver an die VSB-TU Ostrava verlieh. “Wir freuen uns, dass mit unserem 3D-Drucker der erste Roller der Welt gedruckt wurde. Wie vor zwei Jahren kam unser erstes Titan-Leichtmetallrad aus unserer Technologie”, sagte Josef Sláma, allgemeiner Ingenieur, der für seinen innovativen Ansatz bekannt ist. Renishaw Direktor für die Tschechische Republik.

“Aus der Marktforschung haben wir herausgefunden, dass der BMW Automotive 3D-Druck das Design des Elektromotorrads war, und der Airbus-Konzern hat vor zwei Jahren mit dem bionischen Design eines Leichtmetallmotorrads die Vorteile des 3D-Drucks aufgezeigt. Aus Titanlegierungs-3D-Druck baute Renishaw einen Fahrradrahmen. Wir begeben uns auf etwas, das bisher noch nicht verwirklicht wurde, und Roller erleben derzeit eine Wiederentdeckung. Bis jetzt haben wir nicht gehört, dass es auf der Welt etwas Ähnliches gibt “, sagte Petr Štefek. Business Development Manager Protolab und Teammentor.

Niemand aus dem Konstrukteursteam macht sich alleine an den Motorroller, daher basierte das Realisierungsteam auf dem Modell des tschechischen Herstellers Kostka, der zu ihrer Referenz für das eigene Design wurde. “Wir mussten die grundlegenden geometrischen Parameter messen, um sie in unser eigenes Design übertragen zu können”, fügte Jakub Měsíček hinzu. Aus dieser Überlegung hätte entschieden werden müssen, ob ein herkömmlicher Roller mittels Additivproduktion überhaupt repliziert werden kann.

Ein Roller der zweiten Generation steht vor der Tür

Während des Testens auf dem Universitätsgelände erhielt das Entwicklerteam nützliche Vorschläge für die Entwicklung des Rollers der zweiten Generation, den sie gerade entwerfen. Die Entwicklung des innovativen Motorrollers ist im Gange, und die Produktion wird voraussichtlich im Juni mit dem 3D-Druck beginnen, und im August sollte der Roller betriebsbereit sein. Das neue Modell wird voraussichtlich im Oktober dieses Jahres auf der Internationalen Maschinenbaumesse in Brünn präsentiert.

Die Entwickler schätzen, dass die Kosten für die Entwicklung und Herstellung eines einzigartigen Motorrollers in der Größenordnung von mehreren Hunderttausend Kronen liegen, da der Entwicklungsaufwand für die topologische Optimierung und die Gestaltung des bionischen Designs den Großteil des Projektbudgets ausmachen. Wenn das Projekt kommerzialisiert werden soll, wird der Preis für die Rollerproduktion wahrscheinlich sinken. Der Vorteil ist die sogenannte Anpassung, bei der Sie einen wirklich auf den Kunden zugeschnittenen Roller entwerfen können. Der Rahmen kann auf Basis des menschlichen Gewichts optimal berechnet werden und die Konstruktion ist ergonomisch gestaltet.

Die Zukunft des Projekts hängt von den Ergebnissen des Scooters der zweiten Generation und der Weiterentwicklung der Technologie ab, wie z. B. die Konstruktionskammer des 3D-Druckers wächst und wie viele Produkte gleichzeitig gedruckt werden können. Im Hinblick auf die Größe des vorderen Rahmens wäre das Drucken aus einem Stück vorteilhaft, wodurch der Schweißvorgang vermieden wird.