Formel 1: McLaren Racing verbessert Leistung seiner Rennwagen mit Additiver Fertigung

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Stratasys FDM und PolyJet 3D-Drucklösungen werden benutzt, um gebrauchsfertige, renntaugliche 3D-gedruckte Teile für den neuen Rennwagen McLaren MCL32 sowie Produktionshilfsmittel für eine verbesserte Herstellung zu fertigen.

McLaren Racing erweitert die Anwendung von Stratasys 3D-Druck, um Komponenten für seinen Formel-1-Rennwagen MCL32 für 2017 herzustellen. Damit sollen Designänderungen beschleunigt und das Gewicht für eine verbesserte Leistung reduziert werden.

Zu den 3D-gedruckten Teilen, die zur verbesserten Leistung entworfen und im neuen Rennwagen für 2017 verwendet worden sind, gehören u. a. Folgende:

Halterung für Hydraulikleitung
McLaren Honda hat eine 3D-gedruckte Halterung hergestellt, um die Hydraulikleitung im Rennwagen MCL32 zu befestigen. Dazu wurde die FDM-Technologie von Stratasys verwendet, konkret die Produktion eines Fortus 450mc 3D-Druckers mit kohlenfaserverstärktem Nylonmaterial (FDM® Nylon 12CF). Die Halterung wurde in nur vier Stunden gefertigt, im Gegensatz zu den ca. zwei Wochen, die bisher bei herkömmlichen Herstellungsverfahren erforderlich waren.

Flexible Buchsen für Funkkabel
Kürzlich wurde in den Rennwagen MCL32 ein neues 2-Wege-Kommunikations- und Datensystem eingebaut, dessen Kabel sich jedoch als Ablenkung für den Fahrer erwies. McLaren nutzte die Fähigkeit des Stratasys-3D-Druckers J750, mit flexiblen Materialien zu drucken, und entwarf eine gummiartige 3D-gedruckte Buchse, in der die Kabel für das Kommunikationssystem zusammengefügt sind. An einem einzigen Tag wurden drei verschiedene Designs iteriert und 3D-gedruckt. Die endgültige Komponente wurde dann in nur zwei Stunden 3D-gedruckt und damit konnte die komfortable Funkkabelbuchse bereits beim ersten Rennen des Grand Prix 2017 verwendet werden.

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Funkkabel für den McLaren MCL32 Rennwagen, hergestellt auf dem Stratasys J750 3D Drucker mit gummiartigem Material

Bremskühlleitungen aus Kohlenstofffaser
Für eine effiziente Temperaturregelung der Bremskomponenten wurden für McLaren Honda 3D-gedruckte Sacrificial-Tools für hohle Bremskühlleitungen aus Verbundstoff hergestellt. Diese löslichen Kerne wurden mit dem Material ST-130 3D-gedruckt, das speziell für diese Anwendung entwickelt wurde. Der Kern wird mit kohlenstofffaserverstärktem Verbundmaterial umhüllt und bei hohen Temperaturen im Autoklav-Verfahren ausgehärtet. Das Endergebnis ist eine Röhrenstruktur mit einem sehr glatten Innenflächenfinish, mit dem der erforderliche Luftfluss zu den Bremsen unter Beibehaltung der maximalen Aerodynamik und Fahrzeugleistung gewährleistet ist.

Heckklappe
Mit einem 3D-gedruckten Schichtwerkzeug wurde auf dem FDM-basierten Fortus 900mc 3D-Produktionsdrucker eine große Heckklappenverlängerung zur Verstärkung des rückwärtigen Abtriebs aus kohlenstofffaserverstärktem Verbundmaterial hergestellt. Das Team produzierte in nur drei Tagen mit 3D-Druck die 900 mm breite, mit einem Autoklav ausgehärtete Verbundmaterialstruktur für hohe Temperaturen (>350 °F/177 °C) und sparte damit in einer kritischen, zeitlich beschränkten Testphase viel Zeit.

„Wir verändern und verbessern die Designs unserer Formel-1-Rennwagen ständig. Deshalb ist es von wesentlicher Bedeutung, dass wir neue Designs schnell testen können, um den Wagen leichter zu machen und – was noch wichtiger ist – die Zahl der konkreten Iterationen mit einer verbesserten Fahrzeugleistung zu steigern. Wenn Neuentwicklungen im Wagen ein Rennen früher verwendet werden und wir damit also in wenigen Tagen von der neuen Idee zum neuen Teil übergehen können, wird die Wettbewerbsfähigkeit des McLaren MCL32 wesentlich verbessert. Wir reduzieren unsere Vorlaufzeiten und steigern die Komplexität der Teile, indem wir die Anwendung des 3D-Drucks von Stratasys bei unseren Herstellungsverfahren noch weiter ausbauen. Dazu zählen endgültige Fahrzeugkomponenten, Verbundschichtformen sowie Sacrifical-Tools, Schneidevorrichtungen und vieles mehr“ erklärte Neil Oatley, Leiter der Abteilung Design und Entwicklung bei McLaren Racing Limited.

Um die Design- und Herstellungszyklen zusätzlich zu beschleunigen, wird McLaren Honda einen Stratasys uPrint SE Plus an der Rennstrecke einsetzen für Rennstreckentests. So ist das Team in der Lage, nach Bedarf Teile und Werkzeuge herzustellen.

„Die Formel 1 ist einer der weltbesten Prüfstände für unsere additiven Fertigungslösungen. Als offizielle Lieferanten von 3D-Drucklösungen für das Formel-1-Team von McLaren-Honda arbeiten wir eng mit ihnen zusammen, um ihre Designanforderungen in der Werkstatt, im Windtunnel und an der Rennstrecke zu lösen. Wir glauben, dass sich dadurch die Möglichkeit ergibt, neue Materialien und Applikationen zu entwickeln, die McLaren Racing und anderen Automobildesignern und -Herstellern neue Effizienz und Potentiale bringen werden“ meinte Andy Middleton, Präsident von Stratasys EMEA.