Eine rasende Konstruktion des Elbflorace e.V. – Hightech Parts mit dem X400

Eine rasende Konstruktion des Elbflorace e.V. – wie mit dem German RepRap X400 3D-Drucker Hightech Parts für die Formula Student gefertigt werden.

Der eingetragene Verein „Elbflorace“ stellt das Formula Student Team der Universität TU Dresden dar. Die Formula Student ist ein internationaler Konstruktionswettbewerb, bei dem die Teams der einzelnen Hochschulen jedes Jahr einen neuen Rennwagen entwickeln, bauen und auf verschiedenen Events des jeweiligen Jahres gegeneinander antreten.
Im Falle von Elbflorace ist der Rennwagen auch dieses Jahr wieder elektrisch angetrieben und viele Teile wurden mit dem German RepRap X400 3D-gedruckt. Um sich im Wettbewerb Vorteile verschaffen zu können, wird viel experimentiert. „Der Hauptteil unserer Tätigkeit besteht also aus Schrauben und basteln. Der 3D-Druck kommt uns da natürlich sehr gelegen, weil wir damit Bauteile äußerst flexibel an die verschiedenen Erfordernisse anpassen und Teile fertigen können, die sonst gar nicht möglich wären“, so Armin Bakkal, Verantwortlicher Sensors.

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SophE 2016

Man hat sich ganz bewusst für den 3D-Druck entschieden, um bezüglich Kreativität und Flexibilität unbegrenzt agieren zu können. Armin Bakkal vergleicht die Arbeit mit dem Prototypenbau: „Im Prinzip betreiben wir bei dem Bau unseres Rennwagens Rapid Prototyping. Der 3D-Druck passt eben wunderbar ins Bild, weil er schnell, preiswert und flexibel ist. Die Druckqualität und die erreichbaren Toleranzen entsprechen voll den Anforderungen, die sich an 3D-Druck-Teile eines Formula-Student-Wagen stellen.“ Dazu gehören zum Beispiel Halterungen für Sensoren, Gehäuse für Platinen oder auch Armaturen am Armaturenbrett und vieles mehr.

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SmartSensor-Box

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Bremsscheibentemperatursensor

Der Umstieg auf den 3D-Druck hat viele Vorteile mit sich gebracht. Im Falle der Sensorhalterungen war vorher jedes Mal eine mechanische Lösung nötig. Dies stellte sich als sehr teuer, umständlich und unflexibel dar. Zusätzlich brachte dies einen großen Limitierungsfaktor bei Anzahl und Einsatz der Sensoren mit sich, denn jede Bohrung in einem tragenden Bauteil schwächt dessen Festigkeit. Die Hightech Teile aus dem 3D-Drucker kann man hingegen sehr unkompliziert an nahezu allen beliebigen Stellen anbringen. Herr Bakkal ist begeistert: „Die Messung des Federwegs über Drehpotentiometer, wie wir es gerade realisieren, wäre ohne 3D-Drucker wahrscheinlich überhaupt nicht möglich gewesen. Man möge sich vorstellen, was es gekostet hätte solch ein Teil aus einem Block Alu zu fräsen!“

Ein weiteres interessantes Beispiel sind auch die Gehäuse für die Sensorplatinen. Dort ging die Reise des Elbflorace Vereins schon von eloxierten Metallgehäusen über Boxen, die aus Kohlefaser laminiert waren bis hin zum schlichten einschrumpfen in ganz viel Schrumpfschlauch. Die jetzigen 3D-gedruckten Gehäuse waren hingegen nicht nur bei der Fertigung mit weniger Aufwand verbunden, sie sind laut Herrn Bakkal auch die „funktionalsten, haltbarsten und am besten wartbaren Gehäuse von allen“.

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Driver Information System

Auch wenn durch viele Sponsoring-Projekte keine konkreten Kosten beziffert werden können, die eingespart werden konnten, so ist der Verein jedoch begeistert von der Zeitersparnis, die durch den Einsatz des 3D Drucks bewirkt wurde. Für die bereits erwähnten CFK-Gehäuse musste vor dem Einsatz des 3D-Druckers zunächst eine Form gebaut, die Fasern aufgetragen und anschließend im Autoklaven unter Vakuum ausgehärtet werden. Dies entspricht in der Umsetzung laut Herrn Bakkal mindestens zwei vollen Arbeitstagen pro Box. Beim 3D-Druck wird hingegen das bereits vorhandene CAD-Modell genutzt. Die Datei dazu wird an den 3D-Drucker geschickt, welcher es innerhalb weniger Stunden fertigstellt. Anschließend ist das Teil einsatzbereit. Die Tu Dresden verwendet für Ihre Arbeit mit dem German RepRap X400 3D-Drucker vor allem das Material Carbon20, da sich dieses aufgrund der technischen Eigenschaften hervorragend eignet. Dieses ist mit 6,2 GPa sehr biegefest, hat eine geringe Bruchdehnung von ungefähr 8 – 10% und kann passgenau und verzugsarm verarbeitet werden. Die fertigen Teile sind damit sehr widerstandsfähig und robust.

Nachdem das Elbflorace Team auf den 3D-Druck aufmerksam geworden ist, fiel die Entscheidung, dass ein professioneller Partner mit dem entsprechenden Knowhow, unbedingt nötig sei, recht schnell. Aufgrund des gebotenen Gesamtpakets aus Produkt, Material und Wissen wurde sich für German RepRap als Partner entschieden. „Wir waren von den Möglichkeiten überzeugt, durch die begrenzte Kapazität und Qualität wurde uns bald die Notwendigkeit eines professionellen Druckpartners bewusst. Umso mehr haben wir uns dann gefreut, mit German RepRap einen innovativen Partner gewinnen zu können, der uns bei so hochwertigen Druckergebnissen
unterstützen kann“, erklärt Armin Bakkal.

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Bremslicht

Florian Bautz, Geschäftsführer der German RepRap GmbH fasst noch einmal zusammen: „In diesem konkreten Anwendungsfall des Elbflorace Teams der TU Dresden, sieht man sehr schön, wie der 3D-Druck auch für Endprodukte ein tolles Ergebnis liefert. Man sieht hier deutlich die Vorteile, die durch die Fertigung mit unseren 3D-Druckern entstehen. An erster Stelle steht natürlich die obligatorische Zeit- und Kosten Ersparnis, doch auch darüber hinaus bietet die Nutzung des 3D-Drucks dem Team weitaus mehr Gestaltungsfreiraum und die Möglichkeit zum Experimentieren, um am Ende als Sieger des Wettbewerbs dazustehen.“