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Mit ihrem Gemeinschaftsprojekt “3i-PRINT” haben die Unternehmen Altair, APWORKS, csi entwicklungstechnik, EOS GmbH, GERG und Heraeus das Potenzial des industriellen 3D-Drucks in der Automobilindustrie aufgezeigt. Dabei wurde die Vorderwagenstruktur eines alten VW Caddy mit Hilfe additiver Fertigungstechnologien hergestellt.
Bei dem Projekt wurde die komplette Prozesskette von Design und Konstruktion bis hin zur Fertigung und Nachbearbeitung der Baugruppe mit vereinter Expertise abgedeckt. 3i-PRINT soll bereits heute zeigen was technologisch in Zukunft möglich ist und die Innovationen im Bereich der industriellen Additiven Fertigung, speziell in der Automobilindustrie, vorantreiben.
Damit wirtschaftliche Lösungen gefunden und ein echter Mehrwert erzeugt werden können, müssen die Betrachtungen hinsichtlich additiver Fertigung für den Automobilbau weit über die Bereiche Strukturmechanik und Leichtbau hinausgehen. So ist die Möglichkeit zur Funktionsintegration – die Realisierung möglichst vieler technischer Funktionen mit möglichst wenigen Bauteilen – und der damit verbundene Mehrwert ein weiterer wesentlicher Vorteil, der den Einsatz von 3D-Druck für die Automobilindustrie auch aus wirtschaftlicher Sicht attraktiv macht. Das Projekt 3i-PRINT setzt mit dem Caddy-Konzept an diesen Punkten an und möchte aufzeigen, was technologisch in Zukunft möglich ist.
Bei dem Vorderbau des VW Caddy galt es nicht nur strukturelle Anforderungen bezüglich Fahrzeugsicherheit, Leistung und Komfort einzuhalten, sondern auch Punkte wie Bauraum- und Gewichtsreduzierung, das Wärmemanagement aber auch Faktoren hinsichtlich Antrieb und Aktuatoren zu berücksichtigen. Somit verfügt der 3D-gedruckte Frontmodul neben lasttragenden Strukturen mit Details zur aktiven und passiven Kühlung auch über Funktionelle Integrationen für Flüssigkeitsspeicherung, passive Sicherheit und das Wärmemanagement. Beispielsweise wurde der Wischwasserbehälter direkt in die Vorderwagenstruktur integriert.
Mit diesen Zielen vor Augen begannen die Experten der Firmen csi entwicklungstechnik mit Design, Berechnung und Konstruktion der Vorderwagenstruktur. Das Unternehmen entwickelt für Hersteller und Zulieferer der Automobilbranche hochwertige Module im Karosserie-, Interieur- und Exterieur-Bereich. Die Firma GERG ist ein führender Anbieter innovativer Lösungen im Bereich Prototypen und Kleinserien für die Automobil- und Luftfahrtindustrie und übernahm im Zuge des Projektes den Rahmenbau aus den additiv gefertigten Einzelbauteilen. Bei Auslegung, Berechnung, Simulation und Konstruktion kamen dabei die Software-Lösungen von Altair zum Einsatz, das als führendes Unternehmen die breite Anwendung von Simulationstechnologie entwickelt und unterstützt.
Nach erfolgreicher Simulation und Konstruktion des Konzepts erfolgte die finale Auslegung der Bauteile auf den 3D-Druck durch die Firma APWORKS, die ihr Knowhow zur Druckvorbereitung beisteuerte und die additive Fertigung der Strukturelemente umsetzte. Als hundertprozentige Tochter von Airbus ist das Unternehmen bestens mit modernen Fertigungsprozessen vertraut und macht aus der Luftfahrt bewährte Konzepte für verschiedenste Industrien nutzbar. Für den Bau des Vorderwagens setzte APWORKS auf ein System von EOS, dem führenden Technologieanbieter für den industriellen 3D-Druck von Metallen und Kunststoffen. Für die Produktion der Bauteile lieferte und qualifizierte der Metallpulverspezialist Heraeus die von APWORKS entwickelte technisch hoch-feste Aluminium-Legierung Scalmalloy. APWORKS unterstützte mit der Entwicklung der idealen Parametersätze den Druckprozess auf dem System EOS M 400. Dank additiver Fertigung und innovativem Werkstoff gelang es so, die Möglichkeiten der Funktionsintegration zu demonstrieren, die traditionelle Fertigungsverfahren nicht bieten.
Stefan Herrmann aus dem Bereich Leichtbau im Team Rohkarosserie bei dem Projektinitiator csi entwicklungstechnik sagt:
„Wir sind stolz darauf, den Caddy jetzt beispielhaft mit additiv gefertigter Vorderwagenstruktur präsentieren zu können. Die Struktur und der Kontrast zwischen alt und neu zeigen eindrucksvoll, welches Potenzial der industrielle 3D-Druck und ein hoher Grad an Funktionsintegration gerade auch für die Automobilindustrie bieten.
Doch nicht nur das Ergebnis, auch den agilen und zeiteffizienten Weg von der Idee bis zum fertig umgebauten Fahrzeug innerhalb von nur neun Monaten, möchte ich gern betonen. Jedes der beteiligten Unternehmen ist in seinem Bereich führend. Die ausgezeichnete Zusammenarbeit und vereintes Expertenwissen machen 3i-PRINT zu einem großen Erfolg.“
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Das 3i-PRINT Projekt ist eine agile Engineering-Plattform für Forschung und Entwicklung, auf der innovative Prototypenkonzepte präsentiert werden können. Das Konzept baut auf dem Einsatz neuer Entwicklungswerkzeuge und -Methoden auf, darunter industrieller 3D-Druck. Ziel ist es, so das Potenzial moderner Fertigungsverfahren aufzuzeigen und komplett auszuschöpfen. Das 3i-PRINT Projekt ist eine offene Plattform für Zusammenarbeit, mit der neue Ideen schnell umgesetzt werden können.
