Der US-amerikanische Fahrzeughersteller PIX Moving setzt mit Hilfe der WAAM-3D-Drucktechnologie auf die Entwicklung autonomer Fahrzeuge. Der größte Teil des PIX-Produktionsprozesses besteht dabei aus dem generativen designorientierten 3D-Druck-Workflow. Mit seinen Automobilen will „PIX“ einen Paradigmenwechsel in der Automobilbranche erreichen. Wir stellen das Fahrzeug und die Prozesse bei PIX Moving einmal genauer vor.

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2016 haben wir mit Olli den autonomen Shuttle-Bus aus einem 3D-Drucker vorgestellt. 2017 präsentierte Neodriven ein Zusatzmodul für selbstfahrende Autos. Das autonomes Fahren an Bedeutung gewinnt zeigt mit PIX Moving ein weiteres Unternehmen. PIX Moving ist ein Hersteller autonomer Fahrzeuge, der formgeprägtes generatives Design mit Metall-3D-Druck zusammenbringt und die Automobilproduktion weiter voranbringen möchte. Das Unternehmen verfügt über eine durchgängige digitale Fertigungsfabrik „C-ZONE 01“ wo die drahtgebundene additive Fertigung (WAAM) zum Einsatz kommt.

3D-Druck bei PIX mit WAAM-Technologie

Mit Optimierung der Topologie und unter Einsatz des 3D-Drucks haben die Ingenieure die Herstellungskosten um 60% und die Vorlaufzeit um rund 75% reduziert. Mit WAAM ist PIX in der Lage, autonome Fahrgestellmodelle wie den PIXBOT und den PIXLOOP herzustellen.

Ein PIX-Sprecher erklärte:

„Wir glauben, dass wir zum Paradigmenwechsel der Autoindustrie beitragen. Mit den neuen Werkzeugen und Visionen können wir die Herstellung und Mobilität von Autos wieder aufbauen.“

Bereits 2019 setzte PIX erfolgreich den WAAM 3D-Druck für die Herstellung seines ersten autonomen Fahrzeugchassis als Prototypen ein. Das Unternehmen versuchte eine Strukturoptimierung mit leicht verfügbaren Tools wie Autodesk Generative Design, PTC Frustum und Altair Inspire durchzuführen, um die größte Herausforderung, die Einschränkungen von WAAM in einen generativen Design-Workflow einzubeziehen. WAAM erforderte einen viel strengeren Parametersatz als PBF-3D-Druck und konventionelle Techniken.

Ein Schleimpilzalgorithmus sollte helfen. Dabei handelt es sich um einen eigenen generativen Entwurfsalgorithmus, den das Unternehmen entworfen hat. Bei der Entwicklung des Algorithmus wurden sie von den Wegfindungsfähigkeiten einer Schleimpilzform in einer Petrischale inspiriert. So war es dem Unternehmen möglich, den Chassis-Prototyp automatisch unter Berücksichtigung der Einschränkungen des WAAM-3D-Drucks zu modellieren.

Schleimpilzalgorithmus
PIX entwickelte einen Algorithmus, der sich an einem Schleimpilz orientiert (im Bild: Schleimpilz in Aktion) (Bild © Heather Barnett).

Gleichgewicht zwischen Gewicht und struktureller Integrität

Jede Entwurfsiteration wird einer statischen Finite-Elemente-Analyse (FEA) unterzogen. Diese bewertet die Leistung der Struktur mit simulierter Spannung und Verformung. Notwendige Änderungen führt ein menschlicher Designer durch und optimiert dabei das Basismodell gemäß den strengen Einschränkungen von WAAM. Der Konstrukteur schafft so ein Gleichgewicht zwischen Gewicht und struktureller Integrität.

Bis heute ist der generative designorientierte 3D-Druck-Workflow der größte Teil des PIX-Produktionsprozesses. Mit großvolumigem 3D-Druck über WAAM sollen nun autonome Fahrzeugchassis-Strukturen entstehen, mit deutlichen Gewichtseinsparungen, erheblichen Teilekonsolidierungen und geringen Vorlaufzeiten.

Generativ gestaltete Gehäusestruktur
Bis heute ist der generative designorientierte 3D-Druck-Workflow der größte Teil des PIX-Produktionsprozesses (im Bild: generativ gestaltete Gehäusestrukturen) (Bild © PIX).

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