Motor aus dem 3D-Drucker: Robert Hofmann GmbH gelingt Meilenstein für den Autobau von morgen

Zylinderblock der Lichtenfelser Firma besteht Praxistest auf Volkswagen-Prüfstand / Deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Prototypen

Lichtenfels – Die Robert Hofmann GmbH aus Lichtenfels hat den ersten, voll funktionsfähigen Zylinderblock hergestellt, der komplett aus dem 3D-Drucker kommt. Mit dem rund 25 Kilogramm schweren Bauteil wurde erstmals das Herzstück eines Motors im 3D-Druck-Verfahren hergestellt. Den Zylinderblock, auch Zylinderkurbelgehäuse genannt, für einen VR6-Motor baute die oberfränkische Firma bereits zum Jahreswechsel 2014/15 für Volkswagen. In einen Motor verbaut, hat das Zylinderkurbelgehäuse nun auch den Praxistest auf einem Prüfstand von Volkswagen bestanden.

Der Zylinderblock ist nahezu identisch zu einem existierenden Serien- Zylinderkurbelgehäuses von Volkswagen. Im Gegensatz zu diesem aus GJL-250 Gusseisen gegossenen Zylinderblock besteht das Modell aus dem 3D-Drucker allerdings aus dem leichteren Werkstoff Aluminium. Ohne aufwändige Neukonstruktion konnten für den Prototyp die CAD-Daten des gusseisernen Zylinderblocks verwendet werden.

Ein Vorteil des gedruckten Zylinderblocks ist die präzise Fertigung. Die Ingenieure von Volkswagen führten umfangreiche metallurgische und geometrische Prüfungen durch. Dabei kam auch ein Computertomograph zum Einsatz, mit dem innenliegende Geometrien, wie etwa der Wassermantel um die Zylinderrohre, geprüft wurden.

Es zeigte sich, dass der gedruckte Zylinderblock geringe Porosität und signifikant geringere Verzüge und Abweichungen von der Sollgeometrie hat, als vergleichbare gegossene Bauteile.

Dass der Zylinderblock auch im befeuerten Motor problemlos funktioniert, ist für die kreativen Köpfe der Robert Hofmann GmbH ein großer Erfolg.

„Als Volkswagen auf uns mit der Idee zukam, einen kompletten Zylinderblock im 3D-Drucker zu bauen, waren wir im ersten Moment schon etwas skeptisch“, sagt Michael Dinkel, der das Projekt leitet.

Volkswagen wollte das Potenzial der 3D-Druck-Technologie untersuchen und überzeugte die für ihre innovativen Lösungen bekannten Modellbauer aus Lichtenfels, den Versuch zu wagen.

Das Zylinderkurbelgehäuse ist das bisher größte einzelne Bauteil, das die Robert Hofmann GmbH im 3D-Druck-Verfahren hergestellt hat. 300 Stunden brauchte die X 1000 R von Concept Laser für den 25 Kilogramm schweren Zylinderblock.

Damit war die Arbeit aber noch nicht getan. Für die Nachbearbeitung des Blocks musste die Lichtenfelser Firma noch einmal ihre ganze Erfahrung in die Waagschale werfen. Vor allem die Reinigung und das entfernen von Stützstrukturen stellten eine Herausforderung dar. Die nach dem 3D-Druck lose am Zylinderblock anhaftenden Aluminium-Partikel mussten abgesaugt werden. Besonders in den hinterschnittigen, also den schwer zugänglichen, engen Bereichen der Konstruktion, brauchte die Reinigung viel Fingerspitzengefühl. Da der Zylinderblock für den Guss konzipiert ist, mussten während des Drucks Stützstrukturen eingebaut werden. Diese galt es nach der Fertigung zu entfernen. Dabei mussten mit viel Präzision die Stützelemente, auch an schwer zugänglichen Bereichen, herausgesägt und herausgebrochen werden. Die enge Verzahnung von Werkbank und Produktion bei der Robert Hofmann GmbH ermöglichte dabei ein effektives Arbeiten.

Bevor der Zylinderblock dann von Volkswagen auf den Prüfstand gebracht werden konnte, wurde das Bauteil in Wolfsburg komplett mechanisch bearbeitet und die Zylinderlaufbahn mit einer APS-Beschichtung versehen.

Mit dem erfolgreichen Betrieb des Motors haben die Robert Hofmann GmbH und Volkswagen bewiesen, dass es möglich ist, funktionsfähige Zylinderblöcke mit Hilfe eines 3D-Druckers herzustellen – das nötige technische Know-how vorausgesetzt. Für die Zukunft der Automobilbranche könnte das ein Meilenstein sein. Denn theoretisch sind der Geometrie künftiger Motorteile im 3D-Drucker keine so engen Grenzen gesetzt, wie etwa bei Gussverfahren.

Motorbauteile könnten zukünftig andere und leistungsfähigere Formen erhalten und schneller hergestellt werden. Die abweichenden mechanischen Eigenschaften der im 3D-Druck hergestellten Teile stellen dabei keine Einschränkung dar.

Zylinderblock live erleben:

Wer den Zylinderblock aus der Nähe betrachten will, kann das auf der Formnext in Frankfurt (15.11. – 18.11.) machen. Besuchen sie uns in Halle 3.1 am Stand E30.