Korrosionsbeständiger als ein Rad aus Aluminium: HRE Wheels und GE Additive entwickeln mit HRE3D+ ein Titanrad aus dem 3D-Drucker

Der amerikanische Reifenhersteller HRE Wheels hat länger schon den Fortschritt des 3D-Drucks in der Automobilbranche mitverfolgt. Motorradrahmen von BMW, Heckenleuchten von Bugatti und dem Hersteller Local Motors der ganze Fahrzeuge mit dem 3D-Drucker herstellt. HRE Wheels wandte sich jetzt an das AdditiveWorks Team von General Electric mit der Bitte, ein Titanrad zu entwickeln und dafür die 3D-Drucktechnologie einzusetzen. Gemeinsam mit der General Electric Tochter Arcam machten sich die Unternehmen dran und es entstand das futuristische Titanrad HRE3D+.

Neues Maß an Produktionsfreiheit dank 3D-Druck

Bei der Produktion des Titanrads gab es deutlich weniger Abfall als bei konventionellen Fertigungsmethoden, da mit Einsatz des 3D-Drucks nur maximal 5 % des verwendeten Materials verschwendet wurden, heißt es in einer Pressemitteilung auf der Website von HRE Wheels. Dies ist gering im Vergleich zu den 80 % Abfall, die bei konventionellen Herstellungsverfahren auftreten können.

Beim Schmieden eines Rades wird normalerweise ein Metallblock aus Aluminium verwendet und das meiste Material weggefräst, um ein starkes und leichtes Rad zu erhalten. Hier kann die Mehrheit des Materials nicht wiederverwendet werden. Das Schmieden aus Titan wäre aufgrund der nötigen Menge ausgesprochen teuer. Titan hat jedoch eine bessere Korrosionsbeständigkeit als Aluminium sowie eine bessere Gewichts-und Festigkeitsmessung.

Den HRE-Designern brachte die Modellierung via 3D-Druck ein neues Maß an Produktionsfreiheit. Größeneinschränkungen bedeuteten, dass die Radspeichen in mehreren Teilen gedruckt und danach miteinander befestigt wurden. Dies ist nur vorübergehend, da General Electric in Kürze Großformat-3D-Drucker haben wird, die in der Lage sind, das gesamte Rad auf einmal herzustellen. Dadurch wird der Verbrauch von Material, die Herstellungszeit und das Gewicht nochmals reduziert.

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Über das Electron Beam Melting (EBM)-Verfahren

Zum Einsatz kommt bei Arcam das additiven Fertigungsverfahren Electron Beam Melting (EBM)-Verfahren. Das Verfahren findet bei hoher Temperatur im Vakuum statt, wodurch spannungsfreie Bauteile produziert werden, deren Eigenschaften vergleichbar mit Schmiedemetallen sind. Diese sind außerdem besser als Gussmetalle. So schmilzt ein kraftvoller Elektronenstrahl auf einem Titanbett schnell Querschnitte des Teils, wobei für jeden Querschnitt über die Baufläche eine neue Pulverschicht gezogen wird. Jeder Querschnitt wird zum Vorherigen vom Strahl gesintert. Der Strahl kann mehrere Schmelzpools dank Arcam MultiBeam halten. Danach muss das im Pulver vergrabene Teil saubergeblasen werden. Das fast ganze nicht gesinterte Pulver ist wiederverwendbar.

Bilder von Rad und Speiche

Video zum HRE3D+ Titanrad aus dem 3D-Drucker