Ecurie Aix: Lenkgetriebegehäuse im SLM-Druck für einen Elektro-Rennwagen

Wir von LIGHTWAY freuen uns sehr, dass wir dem Team Ecurie Aix der RWTH Aachen die Stärken der additiven Fertigung zeigen konnten, indem wir für einen Elektro-Rennwagen ein Lenkgetriebegehäuse im SLM-Druck erstellten. Das Team Ecurie Aix geht zurück auf das Jahr 1999, als sich eine Gruppe rennsportbegeisterter Studenten zusammentat, um bereits 2002 einen ersten Rennwagen auf die Piste zu schicken. Seit 2014 baut die Gruppe ausschließlich Rennfahrzeuge mit elektrischem Antrieb.

Ein Rennwagen mit Elektroantrieb muss leicht und robust zugleich sein. Und es ist nicht übertrieben, wenn die Rennwagenkonstrukteure dem Selbstverständnis folgen, dass jedes Gramm ein Gramm zu viel ist. Und da die additive Fertigung auch für den Leichtbau eine Reihe von Vorteilen hat, lag es nahe, für das Lenkgetriebegehäuse den 3D-Metall-Druck ins Rennen zu schicken.

Das Lenkgetriebegehäuse bestand zuvor aus einer Schweißkonstruktion mit verschraubten Dreh-Frästeilen. Mit dem SLM-Verfahren konnte daraus ein einteiliges Bauteil erstellt werden. In dieses Bauteil wurden nach der Erstellung die Carbon-Lenkwelle, Kegelräder und ein Quick-Release-System integriert. Das Ergebnis ist eine erhebliche Verbesserung des „spielfreien Zahneingriffs der Kegelräder“. Zudem wurde der zuvor definierte Zielwert von 25 Prozent Gewichtsersparnis nicht nur erreicht, sondern sogar übertroffen. Als Material kam die Aluminiumlegierung AlSi10Mg zum Einsatz.

Die Geometrie des Bauteils errechneten die Konstrukteure in einer „Iterationsschleife“ zwischen der CAD-Software Siemens NX und dem FEM-Programm Altair Hypermesh. Die so berechnete Geometrie konnte dann nahezu identisch als Fertigteil gedruckt werden, womit der SLM-Druck eindrucksvoll seine Stärken für den Leichtbau ausspielen konnte. Zudem wurde eine erstaunlich große Zeitersparnis bei der Herstellung des Bauteils erreicht. Der Zeitvorteil zeigte sich, als eine „Druckdatei mit Offset auf den Passflächen“ erstellt wurde, „die in kürzester Zeit auf den EOS-Maschinen gefertigt werden konnte“, berichten begeistert die Rennwagenbauer. So überzeugt Geschwindigkeit nicht nur auf der Rennbahn, sondern auch in der additiven Fertigung.

Fazit: Das SML-Lenkgetriebegehäuse wog als fertiges Bauteil nur noch 185 Gramm. 95 Gramm Gewicht wurden eingespart. Die Steifigkeit konnte um den Faktor 3,5 erhöht werden. So wurde die „relative Verschiebung zwischen den Lagersitzen für die Lenkradwelle und der Lenkwelle gering gehalten“. Zusammen mit Ecurie Aix sind wir nun gespannt, wie sich das Bauteil im Sommer 2020 beim Fahrzeugtest unter Realbedingungen machen wird. Nicht nur LIGHTWAY ist sehr guter Dinge.