McLaren Racing nutzt die 3D-Drucktechnologie von Stratasys, um jährlich über 9.000 Teile herzustellen
Als Reaktion auf die immer strengeren Produktionszeit- und Budgetvorgaben der FIA für Fahrzeuge setzt der Formel-1-Gigant McLaren Racing auf den 3D-Druck von Zehntausenden von Teilen mit Hilfe der großformatigen Stereolithographie-3D-Drucker Neo800 der nächsten Generation von Stratasys.
McLaren gewinnt das „Vorrennen“ durch die Produktion von bis zu 9.000 Teilen pro Jahr für verschiedene Front- und Heckflügelprogramme sowie größere Seiten- und Karosserieteile. Das Rennteam berichtet von deutlichen Verbesserungen bei der Optimierung der Fahrzeugaerodynamik in Windkanaltests, dank der extremen Präzision der auf fünf Neo800-Systemen gedruckten Teile. Neben der hohen Qualität konnten auch die Produktionszeiten drastisch reduziert werden. So kann das Team nun bestimmte große Teile, wie beispielsweise maßstabsgetreue Karosseriemodelle, in nur drei Tagen fertigen.
Natürlich ist es auch günstiger. Angesichts der unsicheren Lage im Motorsport und der ausbleibenden Einnahmen während der Covid-Pandemie hat die FIA beschlossen, die Budgetobergrenze im ersten Jahr (2021) von 175 Millionen US-Dollar auf 145 Millionen US-Dollar, im Jahr 2022 auf 140 Millionen US-Dollar und im Jahr 2023 auf 135 Millionen US-Dollar zu senken.
Das Team kann nun Sitze und Montagehilfen sowie kleine Werkzeuge für die Verbundwerkstofffertigung, die zuvor aus Metall hergestellt werden mussten, im 3D-Druckverfahren herstellen. Die Geschwindigkeit des Neo800-Stereolithografie-Verfahrens spart nicht nur erheblich Zeit, sondern auch wertvolles Metall, da die großen Mengen an Spänen, die bei der subtraktiven Bearbeitung entstehen, entfallen.
Fortschritte im Windkanal machen den Unterschied. „Die Stereolithografie-Technologie und die Materialien haben sich weiterentwickelt – und damit auch ihre Anwendung verändert“, erklärt Tim Chapman, Leiter der additiven Fertigung bei McLaren Racing.
„Wir stellen nicht mehr nur Prototypen her, sondern fertigen jetzt viele Bauteile und Werkzeuge in Originalgröße.“.
Kürzere Windkanaltests
Eines der Hauptanwendungsgebiete, in denen McLaren den größten Nutzen in der nächsten Generation des Neo800 sieht, sind Windkanaltests. Das Team verwendet maßstabsgetreue Modelle (60 % der Originalgröße), um das Aerodynamikpaket zu optimieren und einen höheren Abtrieb – und damit eine bessere aerodynamische Haftung – zu erzielen sowie die aerodynamischen Belastungen an Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs auszugleichen.
„Windkanaltests sind nach wie vor der Maßstab, wenn es darum geht, zu untersuchen, wie einzelne Oberflächen zusammenwirken, sei es als Komponente oder als ganzes Auto“, erklärt Chapman.
„Mit unseren 3D-Druckern der Neo-Serie konnten wir die Vorlaufzeit für aerodynamische Windkanalbauteile und -projekte drastisch reduzieren.“.
Das Team druckt die Teile mit Somos PerFORM Reflect-Harz, das speziell für Windkanalmodelle entwickelt wurde. Es erzeugt robuste, steife Teile, die 30 % weniger Nachbearbeitungszeit benötigen.
„Wir haben festgestellt, dass die hochauflösenden Teile unserer Maschinen der Neo-Serie nur minimale manuelle Nachbearbeitung erfordern, was einen deutlich höheren Durchsatz im Windkanal ermöglicht. Neben der gesteigerten Geschwindigkeit können wir nun Windkanalbauteile mit herausragender Präzision, Detailgenauigkeit und Oberflächengüte herstellen. Dadurch konnte unser Team die Testkapazitäten erhöhen und innovative Ideen zur Leistungssteigerung entwickeln. Ich kann gar nicht genug betonen, wie wichtig diese Vorteile in der Formel 1 sind, wo die Rennwagen unter extrem kurzen Fristen zum nächsten Rennen bereit sein müssen und selbst kleinste Designänderungen über Sieg, Niederlage oder Startplatz entscheiden können“, fügt Chapman hinzu.
Großartige Zusammenarbeit zwischen zwei Weltklasse-Organisationen
Der große Bauraum des Stratasys Neo800 3D-Druckers (800 x 800 x 600 mm) ermöglicht die Fertigung sowohl eines einzelnen großen Bauteils als auch einer Vielzahl kleinerer Teile. Dank dieses Verfahrens bleiben feinste Details stets erhalten, und die Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit sind branchenführend.
Ein Beispiel hierfür ist McLaren, wo rund 50 bis 60 Luftdrucksensorgehäuse in Rennwagen verbaut sind, um den Luftdruck auf verschiedenen Oberflächen zu messen. Die kleinen Druckmessstellen in diesen Bauteilen sind äußerst komplex und detailliert und bleiben während der gesamten Test- und Rennphase im Fahrzeug, sodass die Ingenieure die aerodynamische Leistung kontinuierlich überwachen und optimieren können.
Andy Langfeld, Präsident EMEA bei Stratasys, sagte: „Der transformative Wert des 3D-Drucks liegt in der Möglichkeit, Teile schnell und individuell für spezifische Anwendungen anzupassen und zu formen. McLaren konnte in diesem Fall die Produktentwicklungszeit und -kosten durch den Einsatz der Stereolithografie-Technologie der nächsten Generation von Stratasys in Kombination mit den erstklassigen Materialien von Somos und unserer umfassenden Rennerfahrung drastisch reduzieren. Dies ist eine hervorragende Zusammenarbeit zweier Weltklasse-Unternehmen.“.
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