3D-Druck eines Kotflügelprototyps, eine Einführung
Der 3D-Druck des Prototyps eines Kotflügels aus Windform stellt, wie viele andere aus den Verbundwerkstoffen von CRP Technology hergestellten Teile, eine wichtige Innovation für die Welt des 3D-Drucks und des Motorsports dar.
Das für Penske mit der Rapid-Prototyping-Technologie aus dem kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoff Windform XT hergestellte Bauteil wird derzeit in Windkanaltests mit einem ähnlichen Bauteil verglichen, das mit herkömmlicher Kohlefasertechnologie hergestellt wurde.
Bei dem fraglichen Bauteil handelt es sich um einen sperrigen Teil eines Fahrzeugs, den Kotflügel, der an einem im NASCAR Nextel Cup eingesetzten Dodge Charger-Modell angebracht ist.
Aufgrund seiner Position ist der Kotflügel ein empfindliches Bauteil mit wichtigen Auswirkungen auf den Luftwiderstand (Cx), den Auftrieb (Cz) und das Gleichgewicht des Fahrzeugs.
An beiden Bauteilen, d.h. jenem aus Kohlefaser und jenem aus Windform XT, wurden während des Windkanaltests wie üblich verschiedene Fahrhöhen sowie die aerodynamischen Standardparameter Luftwiderstand, Auftrieb (= aerodynamische Belastung) und Gleichgewicht erfasst, die nach der Sitzung eine vollständige Analyse anderer aerodynamischer Parameter, wie z.B. des Wirkungsgrads, ermöglichen.
Die Basislinie wurde auf einem Kotflügel aus Kohlefaser festgelegt und die aerodynamische Karte wurde mit 7 Bezugsfahrhöhen definiert.
Auf der Grundlage der Durchschnittswerte ergaben die Daten ein Ergebnis, das unwiderlegbar innerhalb des Wiederholbarkeitsbereichs eines jeden Windkanaltests liegt.
Aus offensichtlichen Gründen der Vertraulichkeit können die direkten Windkanal-Daten nicht offengelegt werden, aber der prozentuale Fehler zwischen den beiden Komponenten war wie folgt:
- 0,01 % für den Luftwiderstand
- 0,2 % für den Auftrieb (= Gesamtabtriebskraft des Modells)
- 0,3 % für den vorderen Anpressdruck
- 0,08 % für den hinteren Anpressdruck
All dies sind Fehler in Bezug auf den Gesamtwert des Modells (d. h. ein 0,2-%-Fehler zwischen den beiden Teilen des gemessenen Abtriebs im Vergleich zum Gesamtabtrieb des Fahrzeugs!!). Auch dieses Ergebnis lag eindeutig innerhalb des von den Teams definierten Bereichs für die Standardwiederholbarkeit (ein Versuch nach dem anderen oder Positionierung eines Teils am Modell) oder die momentane Wiederholbarkeit und bestätigte die Stabilität und den praktischen Vorteil des Materials Windform XT gegenüber Kohlefaser.
Aron Oakley (Penske Racing South, Inc.), erklärt:
„Der Prototyp des Kotflügels aus Windform XT erfüllte unsere Zwecke perfekt. Die Oberfläche war präzise und lieferte gute Ergebnisse im Vergleich zu demselben Teil, das mit konventionellen Kohlefasertechnologien hergestellt wurde. Die Passform und die Verarbeitung waren perfekt: Die Montage des Teils am Modell erforderte nur sehr wenig Arbeit, lediglich das Anbringen der Schrauben. Darüber hinaus wurde die Produktionszeit erheblich verkürzt.
Das Teil aus Windform XT wurde einige Wochen vor den Kohlefaserteilen geliefert.
Generell kann dieses Kohlestoffteil mit einem CNC-gefrästen Modell und einer Form hergestellt und anschließend nachbearbeitet werden. Wenn wir ein Teil schnell brauchen, könnte es auch von Hand aus Aluminium gefertigt werden.
Durch die kurze Bearbeitungszeit des Teils aus Windform XT war es uns möglich, bei unseren Änderungen präziser zu sein. Das Teil scheint auch stabiler zu sein als die meisten Materialien für das Rapid-Prototyping.
Der einzige Nachteil des 3D-Druckverfahrens, das für das Teil aus Windform XT verwendet wurde, ist die Größe des Bauteils. Ich würde die gesamte Karosserie aus Windform XT herstellen, wenn das Fertigungsvolumen größer wäre!“
