BWT Alpine F1 Team macht mit Titan-gedrucktem Hydraulikspeicher Fortschritte

Das BWT Alpine F1 Team nutzte die additive Metallfertigung, um die Leistung seines Autos zu steigern, indem es einen Titan-Hydraulikspeicher mit vollständiger Funktionalität auf minimiertem Platzbedarf herstellte. Aufgrund der jahrelangen Zusammenarbeit bei Lieferung und Entwicklung mit 3D Systems entschied sich das BWT Alpine F1 Team für die direkte Metalldrucktechnologie (DMP) von 3D Systems zur Herstellung des komplexen Teils und verließ sich auf das Fachwissen und die proprietären Reinigungsverfahren von 3D Systems, um optimale Qualität sicherzustellen.

Das BWT Alpine F1 Team verbessert sein Auto kontinuierlich und arbeitet in sehr kurzen Iterationszyklen daran, die Leistung zu verbessern und zu verfeinern. Zu den ständigen Herausforderungen gehört es, innerhalb des begrenzten verfügbaren Raums zu arbeiten, das Gewicht der Teile so gering wie möglich zu halten und sich ständig weiterentwickelnde Vorschriften einzuhalten.

Experten der Application Innovation Group (AIG) von 3D Systems stellten dem BWT Alpine F1 Team das Know-how zur Herstellung einer komplexen Spiralkomponente aus Titan mit einer anspruchsvollen, funktionsgesteuerten Innengeometrie zur Verfügung.

Die additive Fertigung bietet eine einzigartige Gelegenheit, die Herausforderungen rasanter Innovationen zu meistern, indem hochkomplexe Teile mit kurzen Vorlaufzeiten geliefert werden. Für Teile wie den Hydraulikspeicher des BWT Alpine F1 Teams war aufgrund der hohen Designkomplexität und der strengen Anforderungen an die Sauberkeit zusätzliche AM-Expertise für ein erfolgreiches Teil erforderlich.

Für den Akkumulator, insbesondere eine hintere Hebeflüssigkeits-Inerterspule, hat das Rennteam einen Hardline-Dämpfer entwickelt, der Teil eines hinteren Hebedämpfers im Hinterradaufhängungssystem im Getriebehauptgehäuse ist. Der Akkumulator ist ein langes, starres Rohrstück, das Energie speichert und abgibt, um Druckschwankungen auszugleichen. Daher hängt die Leistung des Leitungsdämpfers von seinem Innenvolumen und damit von der Länge der Komponente ab.

Durch die additive Fertigung konnte das BWT Alpine F1 Team die Länge der Dämpfungsspule maximieren und gleichzeitig die vollständige Funktionalität auf engstem Raum unterbringen. „Wir haben dieses Teil so konzipiert, dass es möglichst volumetrisch effizient ist und die Wandstärke zwischen benachbarten Rohren teilt“, erklärt Pat Warner, Advanced Digital Manufacturing Manager beim BWT Alpine F1 Team. „Dieses Volumen zu erreichen, ist nur mit AM möglich.“

Die endgültige Titan-Dämpfungsspule wurde mit dem DMP Flex 350 von 3D Systems hergestellt, einem Hochleistungs-Metall-AM-System mit erstklassigem Sauerstoffgehalt (<25 ppm) und einer inerten Druckatmosphäre. Die einzigartige Systemarchitektur der DMP-Maschinen von 3D Systems gewährleistet außergewöhnlich starke und präzise Teile mit hoher chemischer Reinheit und der für Produktionsteile erforderlichen Wiederholgenauigkeit.

Während des Betriebs ist die Dämpfungsspule mit Flüssigkeit gefüllt und gleicht Druckschwankungen im System aus, indem sie Energie aufnimmt und abgibt. Um eine ordnungsgemäße Funktion zu gewährleisten, unterliegt die Flüssigkeit einer Reinheitsspezifikation, um eine Kontamination zu vermeiden. Die Verwendung von Metall-AM zur Konstruktion und Herstellung dieser Komponente bot erhebliche Vorteile hinsichtlich Funktionalität, Integration in das größere System und Gewichtsreduzierung, doch das Team stand vor einer Herausforderung, als es darum ging, das Pulver vollständig aus den internen Kanälen zu entfernen.

Um eine gründliche Materialabsaugung bei diesen komplexen Metallabdrücken zu erreichen, hat AIG von 3D Systems sein umfangreiches Prozesswissen eingebracht, um ein proprietäres Reinigungsprotokoll anzuwenden, das erfolgreich bei Zehntausenden Teilen eingesetzt wurde und partikelfreie Titankomponenten gewährleistet. Für Kunden, die Metall-AM einführen möchten und ein Höchstmaß an Teilesauberkeit für interne Kanäle benötigen, verfügt 3D Systems über ein etabliertes Protokoll, um dieses Know-how auf neue Anlagen zu übertragen.

Die komplette Metall-AM-Lösung von 3D Systems geht über das führende Fachwissen und die Metalldruckplattform hinaus und umfasst sorgfältig entwickelte und optimierte Materialien und 3DXpert-Software. 3DXpert ist eine All-in-One-Software zur Vorbereitung, Optimierung und Verwaltung des Metalldruck-Workflows.

Das BWT Alpine F1 Team entschied sich für das Material LaserForm Ti Gr23 (A) für seinen Akkumulator und nannte als Gründe für seine Wahl die hohe Festigkeit und die Fähigkeit, dünnwandige Abschnitte präzise herzustellen. Alle LaserForm-Materialien verfügen über spezifische, umfassend entwickelte Druckparameter in 3DXpert, die das Fachwissen der Ingenieure von 3D Systems in den Arbeitsablauf integrieren, um Ergebnisse höchster Qualität zu erzielen.

Das Team nutzte außerdem das Design-Know-how von 3D Systems für die additive Fertigung, um sein Design mit Anleitungen zur optimalen Bauausrichtung, erreichbaren Wandstärken und der Aufteilung von Wänden zwischen benachbarten Wandabschnitten sowie seinem Nachbearbeitungs-Know-how weiterzuentwickeln. Als konsequenter Mitentwickler innovativer und branchenweit einzigartiger Lösungen verfügt die Application Innovation Group von 3D Systems über umfassende und umfassende Erfahrung bei der Umsetzung von Anwendungen von Konzepten zur skalierten Fertigung.

3D Systems ist Partner für Hunderte kritischer Anwendungen in allen Branchen, in denen Qualität und Leistung von größter Bedeutung sind. Der systematisierte Ansatz von 3D Systems zur Skalierung vom Prototyping bis zur Produktion gewährleistet einen optimierten Weg zu qualifizierten AM-Teilen, und der AM-Marktführer bietet auch Technologietransfer an, um Kunden bei der erfolgreichen Einführung der additiven Fertigung in ihren eigenen Anlagen zu unterstützen.

Nach dem Erfolg des mit Titan bedruckten Druckspeichers des BWT Alpine F1 Teams wurde das Team laut Warner ermutigt, im darauffolgenden Jahr komplexere Aufhängungskomponenten in Angriff zu nehmen.

HINWEIS: Das aktuelle Formel-1-Reglement erlaubt keine Inertspulen mehr im Auto. Das Grundprinzip, ständigen Herausforderungen gerecht zu werden, wie z. B. dem begrenzten Platzangebot, der Minimierung der Teilegewichte und der Einhaltung sich ändernder Vorschriften bei gleichzeitiger Verbesserung der Funktionalität, lässt sich jedoch mit dieser Komponente perfekt veranschaulichen und auf mehrere Komponenten in Formula übertragen 1 Pkw sowie Straßen- und Schienenfahrzeuge.

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