Formula Student Rennmotor aus dem 3D-Drucker

Additiv gefertigt: Kurbelgehäuse, Zylinder, Zylinderkopf und Zylinderkopfhaube, Kupplungsdeckel, Steuerdeckel sowie die Deckel für Ölfilter und Ölpumpe. Bild: SLM Solutions

SZ Engine konstruiert und entwickelt Rennmotoren für Teams, die an der Formula Student teilnehmen. Dem SZEngine Team ist es nun gelungen, einen kompletten Motor mit Hilfe des selektiven Laserschmelzens (Selective Laser Melting, SLM) herzustellen. Dafür nutzte es exklusiv die SLM Maschine des Motorenlaufcenters (MAC) bei Audi Hungaria in Györ.

Das selektive Laserschmelzen ist eine der Schlüsseltechnologien für die Fertigung von funktionalen Prototypen, Serienbauteilen und Komponenten in verschiedensten Branchen. Neben einer großen Designfreiheit, gilt die Herstellung von Leichtbaukomponenten als einer der zentralen Vorteile der additiven Fertigung in der Automobilindustrie.

Mit einer Anlage des Lübecker Herstellers SLM Solutions vom Typ SLM 280 2.0, die über einen Bauraum von 280 x 280 x 365 mm und die patentierte Mehrstrahllasertechnik verfügt, können metallische Bauteile für die Serienproduktion und die Einzelfertigung mit individuellen Parametern hergestellt werden.

Als Pilotprojekt druckte SZ Engine zunächst die Steuerungsseite des Zylinderkurbelgehäuses (ZKG). Da das Bauteil jedoch für die konventionelle Bearbeitung konstruiert worden ist und somit zu viele Stützstrukturen nötig waren, entschied sich das Team für eine 3D Druck gerechte digitale Umkonstruktion des Bauteils. Analog mussten auch alle weiteren Hauptkomponenten des Motors einem Re-Design unterzogen werden.

Insgesamt neun Teile des Motors sind so mit Hilfe der SLM® Technologie entstanden. Neben dem zweiteiligen Kurbelgehäuse, dem Zylinder, dem Zylinderkopf und der Zylinderkopfhaube, auch der Kupplungsdeckel, der Steuerdeckel, der Ölfilterdeckel und der Ölpumpendeckel.

Nach der Fertigung auf der SLM- Maschine wurden die Bauteile zunächst beim Motorenanlaufcenter (MAC) mechanisch bearbeitet und vermessen. Nachdem sie am Prüfstand des SZ Engine Teams zunächst einzeln und dann zusammengebaut getestet wurden, folgte der Einbau in den Testwagen des Teams.

Ralf Frohwerk, Global Head of Business Development bei SLM Solutions, freut sich über das zukunftsweisende Projekt: „Das Vertrauen in die SLM Technologie wächst jeden Tag zunehmend. Mit diesem beeindruckenden Projekt von SZ Engine und Audi Hungaria in Győr wird veranschaulicht, dass der metallbasierte 3D Druck nicht für Prototypen sinnvoll eingesetzt werden kann, sondern dass er serientauglich ist, insbesondere heute schon für Kleinserien“.

Desweiteren werde hier deutlich, dass Funktionsoptimierungen und auch Leistungssteigerungen durch Additive Manufacturing erzeugt werden können, wenn bereits die Konstruktion auf dieses Fertigungsverfahren hin ausgelegt wird.