Der spanische Forscher Sergio Corbera von der spanischen Universidad Nebrija hat gemeinsam mit dem Unternehmen ArcelorMittal den 3D-Druck genutzt um einen verbesserten Motorradrahmen aus Stahl herzustellen. Dieser soll deutlich leichter als ein vergleichbares Aluminiummodell sein bei gleicher Stabilität wie vergleichbare Stahlrahmen. Bei der Konstruktion orientierte sich der Forscher an der Knochenstruktur von Vögeln.

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Der Stahlkonzern ArcelorMittal hat zusammen mit dem Forscher Sergio Corbera von der spanischen Universidad Nebrija das Laserschichtverfahren weiterentwickelt und einen Motorradrahmen aus Stahl mit 3D-Druck hergestellt. Das berichtet die Universidad Nebrija auf seiner Website. Der 3D-gedruckte Motorradrahmen soll deutlich leichter als ein Alurahmen sein. Bei der Entwicklung haben sich die Forscher auf das Prinzip des Knochenbaus von Vögeln konzentriert. Ihre Knochen sind hohl, haben sehr dünne Wände, sind jedoch äußerst stabil.

Details zum 3D-Druck des Motorradrahmens

3D-gedruckter Stahlrahmen
Den 3D-gedruckten Motorradrahmen aus Stahl haben ein spanischer Forscher und ArcelorMittal gemeinsam entwickelt (im Bild: 3D-gedruckter Rahmen aus Stahl)(Bild © Universidad Nebrija).

Sergio Corbera fertigte aus herkömmlichem Stahlpulver hohle Strukturen mit einem Laser, deren Wände nur 0,8 bis 1,0 Millimeter dick sind. Der so entstandene Rahmen war dadurch mit nur 3,8 Kilo mehr als 1 Kilogramm leichter als ein vergleichbares Modell und nur halb so schwer wie ein Rohrrahmen aus Stahl. Corbera kommt bei diesen Wandstärken an die Grenzen, da das per Laser geschmolzene Stahlpulver nicht sofort wieder kristallisiert und die Struktur kurze instabil bleibt.

Das Clustern einzelner Pulverkörner fördert die unerwünschte Porosität des 3D-gedruckten Stahls. Für den Erfolg ist die Reihenfolge des Drucks essenziell. Die Hohlkörper sind immer so geformt worden, dass das übrige Pulver aus der Struktur fällt. Den Überhangwinkel hat Corbera in die Algorithmen mit einbezogen. Es entstand eine hohle Struktur ohne innere Stützen. Die Algorithmen haben die Form entsprechend den Anforderungen an die Leistung entworfen und die Bedingungen des Überhangwinkels berücksichtigt.

Design-Flexibilität dank generativer Algorithmen und additiver Fertigung

Sergio Corbera erklärt:

„Dank unserer generativen Algorithmen haben wir viele Konstruktionslösungen evaluiert, bis wir die beste in Bezug auf die Steifigkeitsbalance gefunden haben. Darüber hinaus ermöglicht die additive Fertigung die Herstellung komplexer Formen. Die Kombination beider Techniken spielte eine Schlüsselrolle bei der Suche nach einer Form, die die gewünschte Steifigkeitsbalance erfüllt. In diesem Sinne bietet die Form ein besseres Gefühl als ein gegossener Aluminiumrahmen, weil die Steifigkeitsbalance besser ist.“

Das Ganze entstand im Rahmen einer Master-Arbeit an einer Universität und wird so schnell nicht in Serie gehen. Corbera sagte jedoch abschließend:

„Jetzt ist es noch zu teuer, aber in den nächsten Jahren wird das Verfahren standardisiert werden und viele Teile werden mit dieser Technologie hergestellt werden.“

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Mann hält Motorrad mit 3D-gedrucktem Rahmen aus Stahl
Der 3D-gedruckte Motorradrahmen (im Bild am Motorrad angebracht) soll deutlich leichter als ein Aluminiumrahmen sein (Bild © Universidad Nebrija).

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