Prototyp für Kleinserie: E-Antrieb-Gehäuse aus dem 3D-Drucker. (Bild: Porsche)
„Damit haben wir nachgewiesen, dass sich die additive Fertigung mit all ihren Vorteilen auch für größere und hochbelastete Komponenten eines Elektro-Sportwagens eignet“, sagt Falk Heilfort, Projektverantwortlicher in der Antriebsvorentwicklung im Porsche-Entwicklungszentrum Weissach.
Vorstellbar sei der Einsatz des optimierten E-Antriebs beispielsweise in einem Supersportwagen mit geringen Stückzahlen. Bereits vor einigen Monaten bestanden neuartige gedruckte Kolben ihre Bewährungsprobe im Hochleistungssportwagen 911 GT2 RS. Im selben Gehäuse wie der E-Motor ist das nachgeschaltete zweistufige Getriebe integriert. Dieser Ansatz ist laut Porsche für den Einsatz an der Vorderachse eines Sportwagens konzeptioniert.
Mit dem Prototyp sei den Ingenieuren der Vorentwicklung gleich mehrere Entwicklungsschritte auf einmal gelungen, heißt es. Das additiv gefertigte Leichtmetall-Gehäuse wiege weniger als ein konventionell gegossenes Bauteil und reduziere das Gesamtgewicht des Antriebs um etwa zehn Prozent. Durch spezielle Strukturen, die erst im 3D-Druck möglich werden, erhöhe sich die Steifigkeit in stark belasteten Bereichen gleichzeitig auf das Doppelte. Dank des 3D-Drucks können zahlreiche Funktionen und Bauteile integriert werden, was den Montageaufwand erheblich reduziert und unmittelbare Vorteile für die Bauteilqualität mit sich bringt.
Gewicht der Gehäusebauteile um etwa 40 Prozent reduziert
Die Bauteile entstehen Schicht für Schicht aus einer pulverförmigen Aluminiumlegierung. Dadurch sind laut Porsche Bauformen wie Gehäuse mit integrierten Kühlkanälen in nahezu beliebiger Geometrie möglich. Das Antriebsgehäuse entstand im so genannten Laser-Metall-Fusion-Verfahren (LMF) aus hochreinem Metallpulver. Ein Laserstrahl erhitzt entsprechend der Teilekontur die Pulveroberfläche und verschmelzt sie. Mit der aktuell verfügbaren Maschinentechnologie habe der Druck des ersten Gehäuse-Prototyps noch mehrere Tage in Anspruch genommen. Zudem musste aufgrund der Bauteilgröße in zwei Bauprozessen gedruckt werden. Mit den neuesten Maschinengenerationen sei es möglich, diese Zeit um 90 Prozent zu reduzieren und das komplette Gehäuse in einem Bauprozess herzustellen.
Durch Funktions-Integration und Topologie-Optimierung konnte das Gewicht der Gehäusebauteile laut Porsche um circa 40 Prozent reduziert werden. Dies bedeutet für den gesamten Antrieb eine Gewichtseinsparung von rund zehn Prozent durch konstruktiven Leichtbau. Gleichzeitig habe man die Steifigkeit deutlich erhöht. Trotz einer Wandstärke von durchgehend nur 1,5 Millimeter sei die Steifigkeit zwischen E-Maschine und Getriebe durch die Lattice-Strukturen um 100 Prozent gestiegen. Wie Porsche mitteilt, ist diese Fertigungstechnologie speziell für Sonder- und Kleinserien sowie für den Motorsport technisch und wirtschaftlich interessant.
