topimage

Bugatti entwickelt und realisiert Funktionsbauteile für Hochleistungsfahrzeuge mit der additiven SLM® Fertigungstechnologie von der SLM Solutions Group AG

Lübeck, 11. März 2019. Die metallbasierte additive Fertigungstechnologie beschleunigt die industrielle Entwicklung in der Automobilindustrie. Eine konsequente Funktionsintegration und eine deutliche Leistungsoptimierung der Bauteile können erzielt werden, was die Arbeiten der Supersportwagen-Marke Bugatti seit geraumer Zeit immer wieder sehr eindrucksvoll unter Beweis stellen. Alle der bisher aus der Presse bekannten Bugatti 3D-Druck Metall-Funktionsbauteile sind auf von der SLM Solutions Group AG entwickelten und gefertigten Maschinen produziert worden.

Funkensprühend mit der dynamischen Prüfstandserprobung des weltweit bislang volumetrisch größten Titan-Funktionsbauteiles, eines Bremssattels, haben die Bugatti-Ingenieure das vergangene Jahr erfolgreich beendet.

 
Abb.1: Der generativ gefertigte Bremssattel von Bugatti wird getestet.
Ein Video dazu finden Sie hier: https://youtu.be/hPkY8nBWxoU

„Der Beweis, dass ein generativ gefertigtes Metall-Bauteil auch ganz extremen Festigkeits-, Steifigkeits- und Temperaturanforderungen gewachsen ist, ist damit bei Geschwindigkeiten von über 375 km/h, permanenten Verzögerungen in der Höhe von 1,35 g und Bremsscheibentemperaturen von bis zu 1.100°C erbracht worden“, so Frank Götzke, Head of New Technologies bei Bugatti. Der Sattel konnte dabei zeigen, dass eine Zugfestigkeit von 1.250 N/mm2 und ein Materialfüllgrad von deutlich über 99,7 Prozent auch in der Realität vorliegen.

 
Abb.2: Der Bremssattel ist das weltweit volumetrisch größte Titan-Funktionsbauteil und wurde auf der SLM®500 gebaut.

Gefertigt wurde das Versuchsbauteil in der aus der Luft- und Raumfahrt bekannten Ti6Al4V Legierung auf einer SLM®500 mit einer Laserleistung von 4 x 400 W vom Fraunhofer IAPT (ehemals Laser Zentrum Nord GmbH) und der Bionic Production AG.

Bugatti setzt die Selective Laser Melting Technologie zur konsequenten Umsetzung der Leichtbauweise ein, aber auch um die Funktionsweise seiner Fahrzeuge stetig zu optimieren. „Wir streben stets nach absoluter Perfektion, stilistisch wie auch technisch, und zudem jederzeit auch nach der perfekten Verbindung von Beidem – damit stehen wir ganz klar in der Tradition von Ettore Bugatti“, sagt Götzke.


Abb. 3: Heckflügelmechanik additiv auf einer SLM®500 gefertigt

Dies zeigt auch das Beispiel der Heckflügelmechanik, die auf einer SLM®500 im Fraunhofer IAPT (ehemals Laser Zentrum Nord GmbH) gefertigt wurde. Diese hilft dem 1.500 PS starken Fahrzeug in nur 32,6 Sekunden eine Geschwindigkeit von 400 km/h zu erreichen und in nur neun Sekunden wieder zum Stillstand zu bringen. Der Heckflügel ist in Höhe und Neigung verstellbar und unterstützt die anspruchsvolle Aerodynamik.

Gemeinsam mit Siemens hat Bugatti das Bauteil für die Produktion optimiert und die Anzahl der Iterationsschritte reduziert, die zur Optimierung von Gewicht und Steifigkeit erforderlich sind. Durch den Einsatz von 3D-gedrucktem Titan mit einer Zugfestigkeit von 1.250 MPa und einem Materialfüllgrad von über 99,7 Prozent konnte das Gewicht des Gesamtsystems um 5,4 kg verringert werden, was einer Gewichtsreduzierung von 53 % entspricht – und das bei Erhalt aller Funktionen und sogar einer Steigerung der Steifigkeit.

Dass es auch weniger spektakulär aber nicht minder interessant geht, zeigt ein anderes Bugatti-Bauteil, welches sogar seit der Auslieferung des ersten Bugatti Chiron im Atelier des Supersportwagen-Herstellers im französischen Molsheim in alle Fahrzeuge in Serie verbaut wird. Es handelt sich dabei um eine kleine Konsole mit integrierter Wasserkühlung, die als aktives Hitzeschild mit einer ganz bemerkenswerten Reduzierung der weitergeleiteten Temperaturen aufzutrumpfen vermag.


Abb. 4: In Serie gefertigter Motorträger von Bugatti mit integrierten Kühlkanälen.

Der Chiron verfügt, wie bereits sein Vorgänger, der Veyron, über zwei getrennte Wasserkühlkreisläufe, um die Bauteil- und Systemtemperaturen auch unter extremsten Umgebungs- und Betriebsbedingungen stets auf einem akzeptablen Niveau zu halten. Der Hochtemperaturkreislauf dient dazu, den 1.500 PS starken W16-Motor des Supersportwagens zu kühlen, der Niedertemperaturkreislauf sorgt wiederum dafür, dass jederzeit eine geeignet geringe Ladelufttemperatur vorliegt. Ein Nebenstrom dieses NT-Kreislaufes speist die genannte Konsole, deren primäre Aufgabe es ist, die Hochdruckpumpe, mit deren Hilfe die Gänge eingelegt und die beiden Kupplungen des 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebes geöffnet und geschlossen werden, und deren Steuergerät aufzunehmen, und isoliert die Elektronikkomponenten auf diese Weise von den Temperaturen des Getriebeölbehälters. Hierdurch kann die Temperatur am Elektromotor und am Steuergerät der Pumpe beim Durchfahren eines anspruchsvollen Handlingskurses um rund 40°C, das heißt von 130°C auf 90°C, reduziert werden.

Die in der Legierung AlSi10Mg auf einer SLM®280 Twin gefertigte Konsole entsteht im Auftrag von SLM Solutions bei der Firma Rolf Lenk Werkzeugbau GmbH.

  
Abb. 5: Die Vorderachsdifferentialkonsole vor- und nachdem sie bionisch optimiert wurde

Den Beginn der Zusammenarbeit zwischen der Volkswagen-Konzerntochter Bugatti und der SLM Solutions Group AG markiert indes die Auslegung, Berechnung und spätere Fertigung einer bionisch optimierten Vorderachsdifferentialkonsole zum Jahreswechsel 2014/2015. Da habe man sich mehr oder minder zufällig auf einem Parkplatz vor dem Tor Ost der Wolfsburger Volkswagen Konzernzentrale getroffen, erinnert sich Bugatti Manager Götzke und fügt hinzu, dass dies „…ein echter Glückfall“ gewesen sei, der bis heute anhalte. Ralf Frohwerk, Global Head of Business Development bei der SLM Solutions Group AG, der damalige und heutige Bugatti-Ansprechpartner bei SLM Solutions, betont, dass sich hieraus tatsächlich eine von Beginn an sehr vertrauensvolle Zusammenarbeit ergeben habe.

Gefertigt wurde die Vorderachsdifferentialkonsole übrigens bei der Audi AG an deren Unternehmensstandorten Ingolstadt und Györ auf SLM®280 Maschinen, mit der Zielsetzung, die Einflussfaktoren verschiedener Standorte auf die Bauteilqualität miteinander vergleichen zu können.

 
Abb. 6: Die acht Bugatti W16 Zylinderkopfhauben sind in nur einem einzigen Baujob auf der SLM®800 entstanden.

Wie geht es nun gemeinsam weiter? Auf diese Frage haben Frank Götzke und Ralf Frohwerk bereits auf der vergangenen Formnext in Frankfurt am Main eine eindeutige Antwort gegeben. Denn dort waren auf dem Messestand der SLM Solutions Group AG als Fertigungsstudie acht Bugatti W16 Zylinderkopfhauben zu bewundern, die in nur einem einzigen Baujob auf einer SLM®800 entstanden sind - und eine einzige dieser Hauben ist 735mm lang, 285mm breit und 65mm hoch.


Abb. 7: Bis zu fünf SLM®800 Maschinen können modular mit einem SLM®HUB, einer vollautomatisierten Auspackstation, betrieben werden.