Der Automobilkonzern Ford hat ein Patent für ein neues Leichtbau-3D-Druckverfahren eingereicht. Mit dem additiven Fertigungsverfahren möchte Ford deutlich leichtere Bremsscheiben aus Aluminium herstellen. Bis zu 50% Gewichtsreduzierung sollen möglich sein.

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Der US-Autokonzern Ford hat für sein neues Leichtbau -3D-Druckverfahren über den Patent- und Urheberrechtsverband Ford Global Technologies LLC ein Patent für den Druck von Leichtbaubremsscheiben eingereicht (siehe hier).

Das Leichtbau-3D-Druckverfahren bezeichnet eine Methode zur Lasermetallabscheidung (LMD) mit dem Namen Laser Depositing Welding (LDW). Mit der LDW-Technik wird neues Material zu einem vorgefertigten Trägermaterial hinzugefügt. Traditionell werden Bremsscheiben aus Gusseisen gefertigt und anschließend bearbeitet.

50% Gewichtsreduzierung durch Aluminium

Ford plant es, Aluminium als Material für die Herstellung von Bremsscheiben einzusetzen und verfolgt dabei das Ziel eine Gewichtsreduzierung von 50 Prozent zu erreichen. In dem Patentantrag beschreibt der Autokonzern einige Nachteile, die Aluminium gegenüber Gusseisen hat. Gegenüber Graugussmaterial verfügen Aluminiumlegierungen nicht über die erforderliche Abriebfestigkeit und der Schmelzpunkt von Aluminium-Gusseisen-Legierungen liege bei weniger als 650 Grad Celsius.

Detailansicht Bremsscheibe
Die Bremsscheibe von Ford soll dank Aluminium nur noch halb so schwer sein (Bild © Ford).

Bei mehreren Bremsvorgängen werden die Bremsscheiben durchschnittlich 750 Grad Celsius heiß, was zu einer Verflüssigung des Aluminiums führen würde. Das neue Verfahren muss ein Gleichgewicht zwischen den Leit- und Lichteigenschaften finden, damit das Material gestärkt und der Schmelzpunkt erhöht wird.

Gleichgewicht zwischen Leit- und Lichteigenschaften durch Reibungsring

Das Problem löst Ford mit einem Reibungsring, der mit Laser-Abscheidungsschweißen der Bremsscheibe hinzugefügt wird. Beim schmelzmetallurgischen Aufbau des Reibrings mittels Laserauftragsschweißen oder 3D-Druckverfahren verfügt die schnell erstarrte Aluminiumlegierung in Pulverform weiterhin über seine positiven mechanischen Eigenschaften. Das Ergebnis sei eine hohe thermische Stabilität und Abriebfestigkeit des Reibrings. Auf eine Nachbeschichtung kann daher verzichtet werden.

Erst Anfang des Jahres hathe  Ford 50 Millionen Euro in das 3D-Druckunternehmen Desktop-Metal investiert und forciert mit dem neuen Patent auch seine Bemühungen die 3D-Drucktechnologie weiter in die Fertigungsprozesse zu integrieren, um schnelle und zu geringeren Kosten Fahrzeugteile produzieren zu können.

» 150 Beispiele für den Einsatz von 3D-Druck in der Automobilindustrie

Das 3D-Druckverfahren - die einzelnen Schritte
Ford möchte sein Leichtbau 3D-Druckverfahren patentieren lassen (Bild © Ford).
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