Selektives Laserschmelzen mit der SLM 280 2.0 Maschine: Weltweit erster Formula Student Rennmotor aus 3D-Drucker

Von dem Studententeam SZEngine werden Rennmotoren entworfen und entwickelt, welche an der Formula Student teilnehmen. Bei der Formula Student handelt es sich um eine internationale Rennserie, in deren Rahmen Studenten Rennwagen entwickeln, herstellen und im Anschluss Rennen gegeneinander bestreiten. Jetzt gelang es dem SZEngine-Team, einen vollständigen Motor per selektiven Laserschmelzen mit einem SLM-3D-Drucker herzustellen.

Designfreiheit dank selektivem Laserschmelzen

Genutzt wurde dafür laut einer Pressemitteilung vom 3D-Drucker-Hersteller SLM Soltuons exklusiv die SLM-Maschine des Motorenlaufcenters (MAC) Audi Hungaria. Für die Herstellung funktionaler Prototypen, Komponenten und Serienbauteile in zahlreichen Branchen spielt das selektive Laserschmelzen verstärkt eine wichtige Rolle. Es wird eine Designfreiheit geboten und einer der Vorteile liegt in der Fertigung von Leichtbaukomponenten.

Der Bauraum der SLM 280 2.0-Maschine beläuft sich auf 280 x 280 x 365 mm. In dem 3D-Metalldrucker ist eine patentierte Mehrstrahllasertechnik integriert. Das SZEngine-Team fertigte mit einem Pilotprojekt erst einmal die Steuerungsseite des Zylinderkurbelgehäuses (ZKG). Das Bauteil wurde allerdings für die klassische Bearbeitung entworfen und erforderte zahlreiche Stützstrukturen, weshalb sich die Studenten für eine dem 3D-gedruckte gerechte digitale Umkonstruktion der Komponente entschieden.

Weitere Details zur Fertigung

Im Nachhinein sind alle weiteren Hauptbauteile des Motors umgebaut worden. Zusammengerechnet entstanden neun Teile mit dem SLM 280 2.0 3D-Drucker. Bei den gedruckten Bauteilen handelt es sich um ein zweiteiliges Kurbelgehäuse, Zylinder, Zylinderkopf, Zylinderkopfhaube, Kupplungsdeckel, Steuerdeckel, Ölfilterdeckel und Ölpumpendeckel.

Das Motorenlaufcenter (MAC) führte nach dem 3D-Druck eine mechanische Bearbeitung und Vermessung durch. Die Bauteile wurden einzeln zusammengebaut und am Prüfstand getestet. Im Anschluss erfolgte der Einbau in den Testwagen des Teams. Das Projekt begann im Jahr 2016. Zoltan Dudas, der 3D-Metalldruck-Experte bei Audi Hungaria, erhielt den Auftrag, einen voll lauffähigen Motor mit der SLM 280 2.0 herzustellen. Zwischenzeitlich hatte sich das SZEngine Team bei MAC informiert, ob es möglich wäre. Motorteile in Zusammenarbeit zu fräsen.

Die zwei Projekte wurden nach Zoltan Dudas Entscheidung miteinander verbunden und eröffnete dem Studententeam die Möglichkeit, die erforderlichen Teile nicht nur zu fräsen, sondern sofort mit dem 3D-Drucker herzustellen. Von dem Ergebnis zeigte er sich, wie auch Ralf Frohwerk, Global Head of Business Development bei SLM Solutions, begeistert.

Motoren aus dem 3D-Drucker

Den weltweit ersten Elektromotor aus einem 3D-Drucker stellten übrigens Forscher der TU Chemnitz im März diesen Jahres vor. Ein neuseeländisches Studenten-Team der University of Canterbury schaffte es ebenfalls im März diesen Jahres mittels 3D-Druck einen Titan-Motor für ein komplett recyclebares Öko-Auto additive herzustellen. Beim Helikopter-Hersteller Safran Helicopter Engines werden in den leistungsstarken Aneto-Motoren Metallkomponenten aus dem 3D-Drucker verwendet. Mehr als 10 weitere Beispiele sind auf unserer Themenseite „Motoren aus dem 3D-Drucker“ zu finden und regelmäßig auch im kostenlosen Newsletter vom 3D-grenzenlos Magazin (jetzt abonnieren).