Wie wird aus einer Autoidee Realität? Die Ideenfindung selbst hat sich kaum verändert. Doch der Weg zur Umsetzung hat sich gewandelt. Im Zuge von Industrie 4.0 hat die additive Fertigung die Produktion in vielen Branchen, insbesondere in der Automobilindustrie, grundlegend verändert.
Auto-Modell-Design
Nachdem der Autodesigner in Gesprächen und Abstimmungen Inspiration und Konzept entwickelt hat, fertigt der Automobilhersteller für verschiedene Designvarianten ein Tonmodell im Maßstab 1:5 an. Nach der Überprüfung werden zwei bis drei Varianten ausgewählt und anschließend ein Tonmodell in Originalgröße im Maßstab 1:1 erstellt. Danach werden Windtests durchgeführt, gegebenenfalls Anpassungen vorgenommen und das endgültige Design festgelegt.
Das traditionelle, lebensgroße Tonmodell eines Autos wird vollständig von Hand gefertigt. Diese Methode ist zeitaufwendig und mühsam, und die Qualität des Modells kann nicht ausreichend gewährleistet werden. Die Herstellung eines kompletten Fahrzeugmodells dauert etwa drei Monate. Dank des technologischen Fortschritts werden die lebensgroßen Fahrzeugmodelle großer Automobilhersteller heutzutage hauptsächlich mit 5-Achs-Fräsmaschinen gefräst. Auf diese Weise dauert die Herstellung eines Automodells mindestens einen Monat.
Mit den großformatigen SLA-3D-Druckern von JS Additive lassen sich Automodelle im Maßstab 1:1 innerhalb weniger Tage drucken, indem die Daten am Computer angepasst werden. Im Vergleich zu Tonmodellen verkürzt der 3D-Druck den Prozess um mindestens das Fünffache, halbiert die Kosten und macht die manuelle Modellierung überflüssig.
Konstruktionsphase
Diese Phase umfasst die Konstruktion der Baugruppen und Einzelteile des Gesamtfahrzeugs sowie die Abstimmung der unterschiedlichen Anforderungen an Baugruppen und Gesamtfahrzeuge. Jedes neue Fahrzeug besteht aus über 20.000 Teilen, von denen viele nicht im Formenbauverfahren hergestellt werden. Daher werden die ersten Testteile und Endprodukte ausschließlich per CNC-Bearbeitung und Blechbearbeitung gefertigt.
Zunächst einmal hängen Oberflächenqualität und Genauigkeit von CNC-gefrästen Prototypen maßgeblich von den Programmierkenntnissen ab. Zweitens sind Fünf-Achs-Bearbeitungszentren für Werkstücke mit komplexen Formen und vielen Bearbeitungsflächen erforderlich, deren Bearbeitung kostspielig oder gar unmöglich ist.
JS Additive 3D kombiniert SLA-3D-Druck mit Vakuumformen (Niederdruckinfusion) zu einem schnellen Verfahren zur Formenherstellung. Zunächst druckt der hochpräzise SLA-Drucker von JS Additive einen Prototyp des Produkts. Anschließend wird mithilfe dieses 3D-Prototyps unter Vakuumdruck eine Silikonform hergestellt. Im dritten Schritt wird das Produkt durch Gießen mit einem Material wie PU unter niedrigem Vakuumdruck fertiggestellt. Die Leistung ist mit der von spritzgegossenen Produkten vergleichbar und kann Teile aus ABS, PC, Gummi und anderen Materialien ersetzen. Das Verfahren gewährleistet nicht nur Genauigkeit und Kostensenkung, sondern steigert auch die Produktionseffizienz erheblich!
Beispielsweise weist ein Auto zahlreiche Kühlergrill- und gekrümmte Oberflächenstrukturen auf. Die Bearbeitung solch komplexer Gitterstrukturen ist mit herkömmlichen Werkzeugmaschinen sehr schwierig. Durch 3D-Druck dieser komplexen Teilbauteile und deren anschließendes Einfügen in das Fahrzeugmodell lässt sich der gewünschte Effekt erzielen.
Prototypentestphase
Die Erprobung von Fahrzeugprototypen umfasst zwei Aspekte: Leistungs- und Zuverlässigkeitstests. Leistungstests dienen hauptsächlich der Überprüfung der Funktionalität, um festzustellen, ob die Konstruktionsvorgaben erfüllt werden. Zuverlässigkeitstests dienen der Verifizierung der Festigkeit und Langlebigkeit des Fahrzeugs. Zu den Fahrzeugtests gehören Windkanaltests, Feldtests, Straßentests, Crashtests usw.
In dieser Phase werden hohe Anforderungen an die Werkstoffe der Prüflinge gestellt. Bauteile mit hoher struktureller Festigkeit müssen CNC-gefräst werden. Für Automobil-Interieur- und Exterieurteile können 3D-Druck und Vakuum-Formverfahren zum Einsatz kommen.
Massenproduktion von Automobilformen
Die Gießformtechnologie nutzt leicht formbare Materialien und platziert die Form anschließend in einer Sandform. So entsteht in der Sandform ein Hohlraum, der den Abmessungen des zu erstellenden Teils entspricht. Anschließend wird flüssiges Material in diesen Hohlraum gegossen. Nach dem Abkühlen und Erstarren des Materials entstehen Teile, die exakt der Form der Form entsprechen. Die Anforderungen an Gießformen, beispielsweise für Karosserieteile oder Zylinderblöcke, liegen bei 10 bis 20 Mikrometern. Die traditionelle CNC-Prototypenfertigung kann diese Anforderungen zwar erfüllen, ist aber zeitaufwändig und kostenintensiv.
Der großformatige SLA-3D-Drucker JS Additive 1700 mit Multi-Laserkopf eignet sich zur Herstellung von Prototypen aus Sandformen. Die hochpräzise SLA-3D-Drucktechnologie gewährleistet höchste Genauigkeit der Produktprototypen. Gießereien profitieren von der Vereinfachung des Produktionsprozesses und der Kostensenkung.
Kundendienstphase
Nutzer von hochwertigen, individuell angepassten Fahrzeugen wie Sportwagen und getunten Autos bestellen in der Regel einige Ersatzteile bei Herstellern im Ausland oder lassen diese in Formfertigung zu hohen Kosten herstellen.
Nur wenige Kunden beschäftigen sich mit der 3D-Drucktechnologie. Dabei kann die Herstellung dieser Teile mittels SLA-Druck sehr kostengünstig sein.
Veröffentlichungsdatum: 07. Mai 2022
