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Wie ein im 3D-Druck mit PBF und Windform SP hergestellter Ansaugkanal Victory Motorsport zum Geschwindigkeitsrekord in Bonneville verhalf

Der von Burton Brown gefahrene Streamliner mit 3.0 Dieselmotor brach den Rekord in seiner Klasse mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 212 mph in zwei Durchgängen. Der NACA-Ansaugkanal aus Windform® SP befindet sich an der Oberseite des Fahrzeugs.

Streamliner bereit für den ersten Durchgang
Zusammenfassend

Anwendung

Voll funktionsfähiger NACA-Kanal für herausfordernde Renneinsätze

Lösung

Selektives Lasersintern und der kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoff Windform® SP

Herausforderung

Herstellung eines fast 28 Zoll langen Luftansaugkanals mit komplexem Innendesign, der für mehrfache Wiederanläufe geeignet ist und hohen Geschwindigkeiten, unebenen Strecken und Vibrationen standhalten kann

Funktionen der Anwendung

Extrem komplexe Geometrien
Zum Test im Feld
Funktionales Bauteil
Hohe mechanische Leistungen
Sehr robust
Leicht
Dünne Stärken
Beständig gegen Dauerbeanspruchung, Beschleunigungen, Vibrationen
Beständig gegen eine großen Temperaturbereich
Schlagfest
Steifheit
Beständig gegen starke mechanische Beanspruchungen

Kundenanforderung

Kundenspezifische Anpassung
Einhaltung der hohen Qualitätsstandards des Nutzers
Um die Hälfte kürzere Produktionszeiten
Keine Werkzeugkosten
Sehr hohe Präzision

Erbrachte Dienstleistungen

Umfassende technische Unterstützung
Beratung bei kritischen Anwendungen
Auswahl der Technologie und der geeigneten Materialien
Endkontrolle und -abnahme

Foto des Teams von Victory Motorsports nach Aufstellung des Rekords
Foto des Teams von Victory Motorsports nach Aufstellung des Rekords

In den Vereinigten Staaten befinden sich viele Rennstrecken an reizvollen, naturbelassenen Orten, wie z. B. an den kompakten Sandstränden der Ostküste oder in den trockenen Flussbetten Kaliforniens.

Dazu gehört zweifellos die Bonneville-Salzwüste, die sich im östlichen Teil der Stadt Wendover im Bundesstaat Utah befindet.
Seit mehr als 100 Jahren sorgt der Bonneville Speedway – die Strecke, auf der in der Bonneville-Salzwüste Geschwindigkeitsrekorde aufgestellt werden – für einen starken Wettbewerbsgeist, der unter anderem Mickey Thompson, Bobby Issac (bekannt aus der NASCAR) und Valerie Thompson (die schnellste Fahrerin) anzieht.

Um die Salzwüste herauszufordern, braucht man keine riesigen Budgets oder Tausende von Pferdestärken. Die Motorklassen reichen von 30 Kubikzoll (490 ccm) bis 501 Kubikzoll (8 Liter) und sind je nach Baugröße des Motors in 12 Kategorien unterteilt.
Einige Geschwindigkeitsrekorde liegen unter 100 mph: Mit Kreativität, cleverem Einsatz des Budgets und – vor allem – viel Mut kann sich jeder ins Buch der Rekorde eintragen.

Burton Brown von Victory Motorsports leitet ein kleines Team aus Dale, Wisconsin. Gemeinsam traten sie beim letzten Bonneville Speedway mit ihrem Streamliner an.
Die Victory-Crew ist eine Kombination aus erfahrenen Handwerkern und „Wochenend-Kriegern“, die sich in ihrer Freizeit einer Form des Motorsports widmen, die starke Teamarbeit erfordert.

Voraussetzungen

Burton erklärt so, was er über Geschwindigkeitsrekorde denkt: „Es war schon immer mein oberstes Ziel, in den 200 mph-Club zu kommen. Mein Vater und ich haben immer gesagt, dass wir eines Tages gemeinsam die „rote Mütze“ erobern würden. Und als er aufhörte, Rennen zu fahren, habe ich ihm versprochen, dass ich sie gewinnen würde.
Und hier bin ich nun, mit dem Team von Victory. Wir wussten von Anfang an, dass unser Streamliner 300 Meilen pro Stunde fahren würde. Wir hatten uns ein paar Ziele gesetzt, die wir auf der Speed Week 2017 erreichen wollten. Das erste war, den seit 1979 bestehenden Rekord von 119,015 mph zu brechen. Wir hofften nicht nur, ihn zu brechen, sondern sogar über 250 mph zu fahren und eine AA-Lizenz zu erhalten, die es uns dann erlauben würde, den 300 mph-Rekord anzugehen (für höhere Geschwindigkeiten sind verschiedene Lizenzen erforderlich).“
Burton fährt fort: „Wir nannten das Projekt „The Junkyard 300“, weil der Motor, an dem wir arbeiteten, vom Schrottplatz kam! Wir haben dann einen Krümmer gebaut und den Turbolader Borg Warner S300 sowie die Einspritzpumpe OM606 von Dieselmeken AB Schweden eingebaut.
Wir haben kein großes Budget, so wie andere Teams, also haben wir getan, was wir konnten. Einige Teile des Autos wurden im Internet gekauft, einige waren Restposten, und einige wurden auf Flohmärkten erworben.
Der Fahrer Jack Costella, der viele Jahre lang Rennen auf dem Bonneville Speedway fuhr, sagte einmal: „Fahre so schnell wie möglich mit so wenig Geld wie möglich.“ Wir versuchen, die Kosten zu senken, wo wir können, und verwenden das gesparte Geld für Fahrten von und zur Salzwüste. Und das ist ein Teil meines Vergnügens!“

Der neue Ansaugkanal aus Windform® SP

Eine weitere Schlüsselkomponente zum Erreichen der Ziele, die sich Victory Motorsports gesetzt hatte, war der neue Ansaugkanal, der von David Woodruff von Design Dreams LLC entworfen wurde.

Anfang 2016 hatte Burton CRP USA gebeten, Ansaugkanäle für sein anderes Auto, den 240Z, zu fertigen, der derzeit den Rekord in den F/GT-Klassen hält.
Da der neue Motor des 240Z (E-GT) zur Speed Week 2017 noch nicht fertig sein würde, konzentrierte sich das Team ganz auf den Streamliner. Weniger als eine Woche vor dem Termin, an dem das Auto für die 1.600 Meilen lange, 32-stündige Fahrt auf den Anhänger verladen werden sollte, wurde dem Team klar, dass das komplexe Design von David Woodruff mit einer Standardform nicht fertig zu stellen war.
Die Kombination aus hochfrequenten Vibrationen und intensiver Sonneneinstrahlung sowie hohen Temperaturen hätte die vorhandenen Möglichkeiten weiter eingeschränkt.
Burton lief die Zeit davon. „Stewart Davis, Director of Operations von CRP USA“, erzählt Burton, „rief mich an, um sich nach dem Fortschritt des Z-Motors zu erkundigen, und ich musste ihm sagen, dass wir beschlossen hatten, uns auf den Streamliner zu konzentrieren.
Ich erklärte ihm“, so Burton weiter, „dass wir Probleme mit dem Ansaugkanal hatten, und fragte ihn, ob er und sein Team bereit wären, uns bei dieser Herausforderung zu helfen. So begannen wir über die Möglichkeit nachzudenken, dass CRP USA den „Naca-Scoop“ (NACA-Ansaugkanal) entwickelt.
Ohne zu zögern bat Stewart um das Modell, und CRP USA produzierte ein absolut perfektes Stück mit Hilfe der Technologie der additiven Fertigung – und im Speziellen dem selektiven Lasersintern – und den Verbundwerkstoffen Windform® für den professionellen 3D-Druck.“

NACA-Ansaugkanal
NACA-Ansaugkanal

Der Ansaugkanal – mit einer Länge von fast 72 cm und einer komplexen Innenkonstruktion – würde eine interessante Herausforderung für Stewart Davis und sein Team darstellen. Da das Team von CRP USA bereits viel Erfahrung mit dem Bau von NACA-Ansaugkanälen im professionellen 3D-Druck gesammelt hatte, kannte es die Arbeit, die erforderlich war, um die für eine optimale Strömung erforderlichen glatten Oberflächen herzustellen. Stewart Davis überprüfte das Bauteildesign: „Das Design, um den Luftstrom an der Basis des Turboeinlasses zu erleichtern, war so komplex, dass es selbst die erfahrensten Profis einschüchterte.“

„Also mussten wir das Bauteil in drei Abschnitten herstellen“, fährt Davis fort, „aber unser Team konnte sein Wissen und seine Fähigkeiten einsetzen, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Das Bauteil wurde aus Windform® SP hergestellt.“ CRP USA erhielt die endgültige Datei am 26. Juli. Nach der Fertigstellung wurde das Teil an Victory Motorsports verschickt, wo es am 1. August eintraf.

Nach der Ankunft wurde der Ansaugkanal im Motorraum montiert, und alles schien reibungslos zu laufen, doch als die lackierte Verkleidung eintraf, kam es zu einer Komplikation. Die von David Woodruff verwendeten Scandaten waren anhand der Außenfläche der Verkleidung entwickelt worden, und es hatte ein Kommunikationsproblem mit dem Designer gegeben. Burton untersuchte die Baugruppe: „Die Passgenauigkeit mit dem Motor war perfekt, aber sie passte nicht in die Verkleidung.“
Die Zeit drängte, und da die Uhr tickte, lud Victory Motorsports alles auf den Lkw und fuhr nach Utah.

NACA-Ansaugkanal am Motor
NACA-Ansaugkanal am Motor

„Burton hatte mich eingeladen, mir den Streamliner anzusehen. Als ich am Freitagmorgen ankam“, fährt Stewart fort, „besprachen wir die Probleme mit der Passform. Der Versuch, das Teil mit Gewalt einzupassen, funktionierte nicht. Windform® SP ist ein sehr widerstandsfähiges Material, also beschlossen wir, einen Teil des Teils abzubrechen, um einen kleinen Spalt zu lassen, der an die Krümmung der Verkleidung angepasst ist, und ihn dann durch Aufnieten einer Aluminiumplatte zu verstärken.“ Mit den Werkzeugen vor Ort arbeitete das Team am Samstag und Sonntag hart, um sich auf die ersten Rennen vorzubereiten und um den NACA-Ansaugkanal zu verändern und anzupassen.

Im freien Training am Samstag hatte der Streamliner zwei Durchgänge mit mehr als 200 mph geschafft, so dass Burton wusste, dass es eine reelle Chance gab, den Rekord zu brechen. Am Sonntag waren die Bedingungen gut, aber die Strecke begann in einigen Bereichen rau zu werden. Burton sagt: „Die Strecke war viel rauer, als ich sie je erlebt hatte.“

„Die angrenzende Mine“, so Burton weiter, „hatte die Oberfläche der Strecke ruiniert. Bei der ersten Durchfahrt stellten wir fest, dass die Strecke sehr rau war, aber etwa bei der 3,5-Meilen-Marke wurde sie glatter. Der Streamliner hielt nur mit Mühe stand. Bei Meile 6 erreichte ich 234 Meilen pro Stunde.“

Das Radio verkündete, dass sich das Team Victory für den Rekord qualifiziert hatte, und das Auto wurde auf dem Abstellplatz abgestellt, wo bis zu vier Stunden Zeit waren, um das Auto für den nächsten Lauf auf Sicherheit zu überprüfen. Um einen neuen Rekord aufzustellen, muss jedes Team zwei Läufe absolvieren, und der Rekord wird durch den Mittelwert der beiden erreichten Geschwindigkeiten berechnet. Der zweite Lauf würde am Dienstagmorgen um 7 Uhr stattfinden.

Am Dienstagmorgen hörte das Team von Victory die Ankündigung des Radiosprechers mit Freude. Die Strecke war wegen der ernsten Situation am Montagabend auf einen neuen Kurs verlegt worden, etwa 150 Fuß weiter südlich. Der Motor hatte zwar reichlich Leistung, aber die raue Oberfläche der Strecke stellte die größte Herausforderung dar. „Ich fühlte mich ziemlich sicher, aber ich brauchte die Unterstützung der Crew.“ Burton und das Team wussten, dass es immer noch eine Chance gab, 300 mph zu erreichen, wenn sich die Streckenbedingungen verbessern würden.

„Der Ansaugkanal aus Windform® SP“, erzählt Burton, „hatte sich sehr gut bewährt und allen Arten von Schäden, Stößen und Verformungen standgehalten, obwohl er mit nur wenigen Werkzeugen und in kurzer Zeit modifiziert worden war. Ich bin immer noch beeindruckt von der Stärke des Windform® SP-Verbundmaterials. Es hat uns keinerlei Probleme bereitet und hat der Geschwindigkeit, der schwierigen Strecke und den Vibrationen hervorragend standgehalten. Es ist ein starkes, sehr leichtes Material, das bei der extremen Hitze, die in dem sehr engen Bereich, in dem es untergebracht ist, entsteht, nicht nachgibt. Vor ein paar Jahren hätte ich nie davon geträumt, so etwas im Streamliner zu haben.“

Stewart Davis erklärte: „Es war großartig, Teil des Victory Motorspsorts Teams zu sein, und wir gratulieren Burton und seinem Team zu dem Rekord, den sie gebrochen haben. Jetzt, wo sowohl der Streamliner als auch der 240Z fertiggestellt sind, freuen wir uns auf aufregende neue Ergebnisse. Wir haben das Glück, mit einem Team von Menschen zusammenzuarbeiten, die sich ihrem Sport verschrieben haben, und Victory Motorsports ist ein großartiges Beispiel für harte Arbeit und Entschlossenheit – Eigenschaften, die für den Erfolg notwendig sind.“

Der Ansaugkanal aus Windform® SP hatte sich sehr gut bewährt und allen Arten von Schäden, Stößen und Verformungen standgehalten, obwohl er mit nur wenigen Werkzeugen und in kurzer Zeit modifiziert worden war. Ich bin immer noch beeindruckt von der Stärke des Windform® SP-Verbundmaterials. Es hat uns keinerlei Probleme bereitet und hat der Geschwindigkeit, der schwierigen Strecke und den Vibrationen hervorragend standgehalten. Es ist ein starkes, sehr leichtes Material, das bei der extremen Hitze, die in dem sehr engen Bereich, in dem es untergebracht ist, entsteht, nicht nachgibt. Vor ein paar Jahren hätte ich nie davon geträumt, so etwas im Streamliner zu haben.
Burton Brown, Victory Motorsports