In Medizintechnik und Flugzeugbau ist der 3D-Drucker bereits nicht mehr wegzudenken. Porsche entwickelt nun gemeinsam mit Zulieferer Mahle und dem Hochtechnologieunternehmen Trumpf ein Verfahren, 3D-gedruckte Motorenteile wie Kolben herzustellen.
Motorenteile sind die am höchsten beanspruchten Komponenten in einem Auto – auf sie wirken extreme Hitze (bis 500 Grad) und mitunter extremer Druck (bis 200 Bar). Und die jetzt aus einem Drucker? Genauso könnte die Automobilproduktion von morgen aussehen: aufbauen statt wegfräsen oder gießen. Der 3D-Druck könnte in Zukunft für die Autoproduktion immer wichtiger werden. Porsche probt bereits den Einsatz und hat Kolben für den Supersportwagen GT2 RS in dem additiven Fertigungsverfahren hergestellt. Und die Entwicklung geht weiter. Bei einem solchen Verfahren wird Schicht für Schicht aufgetragen und so ein dreidimensionaler Gegenstand erzeugt.
Wo ist der Vorteil?
Gegenüber konventionellen, geschmiedeten Kolben sind 3D-gedruckte Motorenteile bei gleicher Belastbarkeit steifer und rund 10 Prozent leichter. Auch, weil durch den schichtweisen Aufbau nur das Material zugefügt wird, was für Funktion und Festigkeit nötig ist. Herkömmliche Verfahren, sei es Schmieden, Drehen oder Fräsen, sind dabei weniger effizient. Und weniger flexibel: Prinzipiell lassen sich im 3D-Drucker fast alle denkbaren Formen modellieren. Die Vorteile der Technik liegen nicht nur im Leichtbau, dem flexibleren Design und Erleichterungen in der Produktionslogistik, sondern auch bei der Individualisierbarkeit. Kunden könnten sich künftig etwa ihren Namen oder ein Familien-Wappen ins Auto prägen lassen. Und nicht zuletzt – nicht ganz unwichtig für Porsche – macht der 3D-Druck stärkere Motoren möglich. Die gedruckten Kolben würden im GT2 RS für rund 30 Extra-PS sorgen. Auch bei rund 700 PS Leistung ist das ein nicht zu verachtendes Plus.
Von der Testphase zur Großserie
Noch befindet sich das gemeinsam mit dem Zulieferer Mahle entwickelte Verfahren zur Herstellung 3D-gedruckter Kolben in der Testphase. Mit rund 12 Stunden Druckzeit für einen Fünfer-Satz Kolben ist der Prozess relativ langsam, die Kosten für die Maschine und den Grundstoff Alu-Pulver sind hoch. Aktuell ist der Einsatz des 3D-Drucks daher vor allem für die Entwicklung und den Prototypenbau interessant, auch in der Ersatzteilherstellung für Porsche-Oldtimer wird er eingesetzt. Für die kommenden fünf Jahre sieht Frank Ickinger aus der Antriebsvorentwicklung in Weissach aber auch Einsatzszenarien in der Kleinserienfertigung. Langfristig könnte der 3D-Drucker sogar Teile für die Großserie auswerfen. (SP-X)
Wie genau das Verfahren funktioniert, erklärt Mahle in seinem YouTube-Video zur 3D-Kolbenproduktion Porsche 911 GT2 RS:
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