3D-gefertigte Halterungen für innovatives Fahrzeugprojekt

Kirchheim/Teck, 20. März 2023. Eine mobile Welt, in der keine fossilen Energien mehr für den Antrieb der Fahrzeuge benötigt werden – an dieser Vision arbeiten Automobilhersteller und ihre Ingenieurinnen und Ingenieure weltweit. Einer der deutschen Pioniere auf diesem Gebiet ist Sono Motors mit seiner fahrzeugintegrierten Solartechnologie. Die 3D-Spezialisten der BENSELER-Tochter 3D Laser BW GmbH & Co. KG haben Sono Motors bei der Entwicklung des solarbetriebenen E-Pkw „Sion“ mit maßgefertigten Halterungen unterstützt, die an verschiedenen Positionen des Aufbaus eingesetzt wurden.

Ein Elektro-Fahrzeug, das jeden Sonnenstrahl nutzt, um seine Batterie zu laden und zusätzlichen Fahrstrom zu generieren: diese innovative Idee haben die Ingenieure von Sono Motors in München mit dem Solar Electric Vehicle (SEV) Sion umgesetzt. 4,45 m lang und 1,83 m breit sind die Testfahrzeuge, die – ausgestattet mit optisch nahezu in der Oberfläche verschwindenden Solarzellen auf Motorhaube, Kotflügeln, Seiten, Dach und Heck – durchschnittlich 120 km pro Woche rein mit Solarstrom zurücklegen können. Bei diesem spannenden Projekt, das am 24. Februar 2023 vor der Vorserienprodduktion eingestellt wurde, waren auch die 3D-Spezialisten der 3D Laser BW in Kirchheim/Teck mit an Bord, einer Tochter der BENSELER-Firmengruppe. Sie lieferten für die Serien-Validierungs-Fahrzeuge 21 verschiedene Halterungsvarianten, die an der Fahrzeugstruktur des mit 1,73 t im Vergleich zu anderen E-Fahrzeugen leichtgewichtigen Solar-Autos verbaut wurden und die Verbindung zu den Kunststoff-Außenteilen herstellen.

Maßanfertigung per 3D-Laserschmelzen
Diese für den jeweiligen Einsatzort in der Fahrzeugkarosserie maßgefertigten Halterungen entstanden im selektiven Laserschmelzverfahren. Dafür nutzten die BENSELER-Spezialisten für additive Fertigung den 3D-Metalldrucker DMP320 von 3D Systems, der über einen Bauraum von 273 x 273 x 400 mm verfügt. Die Bauteile wurden darin aus sogenanntem austenitischem rostfreien Stahlpulver der Legierung 1.4404/316L gefertigt, die aufgrund ihres hohen Chrom- und Molybdängehalts in Verbindung mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit aufweist. Die durchschnittliche Laufzeit pro Bauplatte betrug dabei rund 50 Stunden. Zur Qualitätssicherung wird dieser Laserschmelzprozess mittels Melt Pool überwacht, das heißt, dass mithilfe von Sensoren das Schmelzbad konstant auf die richtige Temperatur oder eventuelle andere Fehler geprüft wird. Erkennt das Monitoring-System Unregelmäßigkeiten, können die Maschinenbediener:innen korrigierend eingreifen.

Passgenaue vor- und nachgelagerte Prozesse
Dem eigentlichen Fertigungsprozess voraus geht – und ging auch beim Projekt Sion – die Aufbereitung der CAD-Daten durch die BENSELER-Fachleute mithilfe der Additive Manufacturing Software 3DXpert. Dazu gehört neben dem Platzieren der Bauteile vor allem auch das passgenaue Einbringen von für den Fertigungsprozess wichtigen Stützgeometrien und die Simulation der Halter auf Verzug.

Nach Abschluss des Laserschmelzprozesses werden die Komponenten von den Bauplatten getrennt und von den auch Supports genannten Stützgeometrien befreit. Anschließend werden die benötigten bzw. vorgegebenen Gewinde eingebracht, bevor die Bauteile abschließend ein Oberflächenfinish gemäß den Kundenvorgaben erhalten – um dann zur Montage zum Fahrzeugbauer transportiert zu werden.