Mit einem innovativen, vollelektrischen Rennwagenteil zeigte das NCAM aus Großbritannien die Vorteile des Elektronenstrahlschmelzens. Hergestellt wurde jetzt im Auftrag des Oxford Brookes Racing Teams ein komplexes und kritisches Bauteil für den Inneren eines Motorsportwagens. Die beteiligten Unternehmen setzten dabei auf den 3D-Druck.

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Das Manufacturing Technology Center (MTC), Teil des von Innovate UK unterstützten High Value Manufacturing Catapult, konzentriert sich in Großbritannien auf das industrielle Wachstum, die Entwicklung von innovativen Herstellungsverfahren und -technologien sowie der Schaffung und Einbettung zukünftiger Fähigkeiten. NCAM, Teil des MTC, ist für die Beschleunigung der Einführung der additiven Fertigung verantwortlich, wie das MTC in einer Pressemitteilung an das 3D-grenzenlos Magazin erklärt.

DRAMA-Projekt von NCAM

Das DRAMA-Forschungsprojekt von NCAM hat in den vergangenen drei Jahren am Aufbau einer stärkeren additiven Lieferkette für den britischen Luft– und Raumfahrtsektor gearbeitet. Mit dem 3D-Druck will das NCAM-Team das Innovationserbe fortsetzen und die Grenzen des Automobilbaus mit einem britischen Rennteam erweitern.

Oxford Brookes Racing (OBR) ist das führende Formula-Student- Rennteam der Oxford Brookes University. Für die Saison 2020 wollte das OBR auf „vollelektronisch“ umsteigen. Dazu wandte sich das OBR an NCAM. Ein komplexes und kritisches Teil, das das Aufhängungsglied, die Bremshalterungen, das Rad sowie das Getriebe mit dem Elektromotor des Rennwagens verbindet, soll auf eine Herstellung mit der additiven Fertigung überprüft werden.

Mitarbeiter mit Bauteil vor Postprocessing
Das NCAM-Team entschied sich für das Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und den Einsatz des GE Additive Arcam EBM Q20plus (im Bild: Bauteil vor dem Postprocessing (Bild © National Center Additive Manufacturing).

Das Teil basiert auf einer 4WD-In-Hub-Motorkonfiguration mit AMK AC-Servomotoren, die mit einem kompakten Umlaufgetriebe verbunden sind, das an jedem Rad ein Drehmoment von über 300 Nm erzeugen kann. Das NCAM-Team entschied sich für das Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und den Einsatz des GE Additive Arcam EBM Q20plus. Auch ein 3D-gedruckter Kabelschutz aus Titan für US-Militärbodenfahrzeuge wird mit dem GE Additive EBM Q20plus hergestellt.

Arbeit mit EBM-Systemen

EBM-Systeme erzeugen mithilfe eines Hochleistungselektronenstrahls schnell und effizient maßgenaue Teile. Der Prozess findet im Vakuum und bei hohen Temperaturen statt, was zu spannungsfreien Bauteilen mit Materialeigenschaften führt, die besser als gegossen und mit Schmiedematerial vergleichbar sind.

fertiges Bauteil aus dem EBM-System
Dieses Teil basiert auf einer 4WD-In-Hub-Motorkonfiguration mit AMK AC-Servomotoren, die mit einem kompakten Umlaufgetriebe verbunden sind (Bild © National Center Additive Manufacturing).

Verschiedene Gründe sprachen für den Einsatz von EBM. Die Konstruktionsfreiheit erlaubte eine dichte Verschachtelung des gesamten Bautanks und großer, sperriger Teile. Wenige bis gar keine Stützen an den Teilen führen zu kostengünstigeren Lösungen. Hohe Prozesstemperaturen führen zu Teilen ohne oder mit minimaler Restspannung. Reaktive und rissanfällige Materialien wie Ti-6Al-4V konnten zu geringen Kosten genutzt werden. Das Pulver ließ sich dank der Powder Recovery Station (PRS) wiederverwenden.

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