Champion Motorsport fertigt mit Stratasys FDM-Technologie stabile und ansprechende Teile für Porsche. Champion Motorsport, eine Autosport-Legende mit einem Sieg beim angesehenen 24-Stundenrennen von Le Mans und 5 American Le Mans Series LMP1 Siegen in Folge. Im letzten Jahrzehnt hat das Unternehmen die Technologie, die es selbst entwickelt, perfektioniert und auf der Rennstrecke unter Beweis gestellt hat, in eine erfolgreiche Serie leistungsfähiger Zubehörkomponenten für Porsche umgesetzt.

Die Ausgangslage

Ein Beispiel für diese Produkte ist Champions Turbo-Ansaugkanal aus Kohlefaser für den Porsche 997 Turbo. Die Konstruktion des Kanals aus Kohlefaser ermöglichte Champion, die Innenmaße des Kanals zu vergrößern und den Außendurchmesser gemäß den Werksangaben zu belassen. Das Ergebnis war eine verbesserte Luftströmung durch den Kanal und letztendlich eine verbesserte Motorleistung. Das neue Design ist zudem leichter als das Originalbauteil, wodurch die Gesamtleistung weiter verbessert wird.

“Die Herstellung komplizierter röhrenförmiger Verbundteile, wie beispielsweise ein Turbo- Ansaugkanal, ist eine Herausforderung,” sagt Chris Lyew, leitender Maschinenbauingenieur von Champion Motorsport. “Die Leistung des Fahrzeugs hängt von einer glatten Innenfläche ab, während der Kunde ein ansprechendes Äußeres erwartet. Das Bauteil muss auch sehr robust sein und ein Autoleben lang halten.” Sowohl innen als auch außen ein glatte Oberfläche zu erreichen ist bei röhrenförmigen Elementen aus Verbundmaterialien mit herkömmlichen Fertigungsverfahren fast unmöglich. Wird das Bauteil in einem Stück gefertigt, können Teile des Kerns in der Röhre verbleiben, wenn dieser nicht aus einem Material besteht, das im Nachhinein abgelöst werden kann, wie beispielsweise Kernsand.

Die Alternative besteht in der Fertigung der Röhre aus zwei Hälften. Nachteilig bei dieser Methode ist, dass die Hälften nach dem Gießen verbunden werden müssen und das fertige Bauteil nicht so robust ist wie eine Konstruktion aus einem Teil. In beiden Fällen wird eine gute Oberflächenbeschaffenheit nur auf einer Seite des Bauteils erreicht. Champion hat über die Jahre viele verschiedene Methoden zur Herstellung von Ansaugkanälen ausprobiert, aber keine war in der Lage, ein nahtloses Bauteil mit einer hochwertigen Oberflächenbeschaffenheit sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite herzustellen.

Die Lösung

Champion Motorsport setzte sein Stratasys Fortus 3D-Produktionssystem hauptsächlich für Konzeptstudien und funktionelle Prototypen im Designprozess ein. Später entdeckte man mit FDM hergestellte lösliche Kerne als ideale Lösung für die Fertigung von Hochleistungs-Turbo-Ansaugkanälen, die sich darüber hinaus für eine Vielzahl weiterer Röhren und Leitungen im Porschemotor eignet. Champion war jetzt in der Lage, seine Kanäle durch Auftragen von Kohlefaser auf einen mit FDM gedruckten, löslichen Kern in einem Stück herzustellen. Eine erstklassige Oberflächenbeschaffenheit konnte mit der Kombination aus einem löslichen Kern und einer zweischaligen Gussform erzielt werden. Nach dem Aushärten des Verbundwerkstoffs ließ sich dieser Kern ohne Probleme in einem Lösungsbad entfernen.

Mehr Stabilität dank löslicher FDM-Kerne

Durch die Stratasys FDM-Technologie konnte die Leistungsfähigkeit des Kohlefaserbauteils verbessert werden. Darüber hinaus wurde ein zuverlässiger automatisierter Produktionsablauf mit geringeren Qualitätsschwankungen und verbessertem Produktionsertrag realisiert.

“Wir beobachten erhebliche Qualitätsverbesserungen bei unseren Turbo-Ansaugkanälen aus Kohlefaser und anderen Zubehörkomponenten, seitdem wir diese mit löslichen FDM-Kernen fertigen,” sagt Lyew. “Es ist jetzt möglich, den Ansaugkanal in einem Stück zu formen, das ist viel stabiler als das Zusammenfügen der Einzelteile.

Die löslichen FDM-Kerne sind identisch, damit bleibt auch die Innenfläche des Kanals garantiert gleich.” Lösliche FDM-Kerne haben neue Möglichkeiten im Design eröffnet und langjährige Beschränkungen, die verbesserten Designs und neuen Fertigungsmöglichkeiten im Wege standen, sprichwörtlich aufgelöst. Mit den Worten von Lyew: “Mit löslichen Kernen kann ich Komponenten entwerfen, an die ich mich früher nicht herangewagt habe, weil es unmöglich erschien, sie herzustellen.” Für Louis Milone, Technischer Direktor von Champion Motorsports, liegen die Vorteile klar auf der Hand: “Die Technologie birgt für uns keinerlei Nachteile.”

Stratasys Fallstudie hier als PDF herunterladen:
Stratasys Champion Motorsport Fallstudie

Vorteile & Nutzen des FDM-3D-Drucks

• sauber, praktisch und geeignet für den Einsatz in Büroräumen
• Thermoplaste beständig gegenüber mechanischen und umweltbedingten Einflüssen
• geeignet für feuchte und trockene Umgebungen 
• geeignet  für komplizierte Konstruktionen und Hohlräume dank löslichlicher Stützmaterialien