3D-Druck von Bobteilen, eine Einführung
Der 3D-Druck von Teilen eines professionellen Bobs gehört zu den neuesten und fortschrittlichsten funktionalen Beispielen für die erfolgreiche Kombination von additiver Fertigung und Wintersport. In den letzten Jahren wurde der industrielle 3D-Druck eingesetzt, um maßgeschneiderte Wintersportausrüstungen – wie Helme und Bindungen – herzustellen, mit dem Ziel, die Leistung und Sicherheit der Sportler zu verbessern. Ganz gewiss sind diese beiden Faktoren für jede Sportart von entscheidender Bedeutung, aber ganz besonders für den Bobsport, der zweifellos zu den spektakulärsten Wintersportarten zählt.
Er gilt als eine der Legenden der Olympischen Winterspiele – er war bei allen Winterspielen außer 1960 dabei – und ist zusammen mit Skeleton eine der aufregendsten Sportarten für die Fans auf der ganzen Welt.
Im Laufe der Jahre, seit seiner Entwicklung um 1880 und dem ersten Rennen, das 1898 auf der Cresta-Run in St. Moritz (Schweiz) organisiert wurde, hat dieser Sport immer mehr Fans angezogen und zwar dank einer seiner attraktivsten Eigenschaften: der Geschwindigkeit.
Wie Hannah Osborn in dem Artikel „The Perfect Slide:The Science of Bobsledding“, der von der Smithsonian veröffentlicht wurde, erklärt: „Die Geschwindigkeit des Bobs ist eine Kombination aus der Maximierung der Beschleunigung des Bobfahrers am Anfang der Bahn und der Minimierung der Kräfte, die den Bob verlangsamen. Daher ist die perfekte Fahrt eine Kombination aus Rennen, Ausrüstung und Team.“
Ein weiteres Schlüsselelement, das über den Erfolg eines Bobteams entscheidet, ist der Start. In der ersten Phase des Rennens laufen die Bobfahrer neben dem Schlitten her und schieben ihn an, um die maximale Geschwindigkeit zu erreichen.
Zu diesem Zweck, oder genauer gesagt, „um den Geschwindigkeitsverlust zu verringern“, hat das US-Bob/Skeleton-Team (USABS) vor kurzem ein Projekt zum Bau neuer Bobs für die nächsten Olympischen Winterspiele im Jahr 2026 gestartet. Marc Van den Berg, Technology and Equipment Lead des USABS bestätigt: „Alles wird in den USA von verschiedenen Partnern hergestellt, die sich mit großem Engagement für die Teilnahme an unserem Made-in-USA-Projekt entschieden haben.“
Die Zusammenarbeit mit CRP USA
Das amerikanische Unternehmen CRP USA, das sich auf 3D-Druckdienstleistungen unter Verwendung von Windform-Hochleistungsmaterialien spezialisiert hat, ist einer der Hauptdarsteller in diesem Projekt und hat sich verpflichtet, das USABS-Team mit funktionellen Teilen für den Rennbob zu versorgen.
CRP USA wurde USABS von einem ihrer technischen Partner vorgestellt, einem lokalen Unternehmen, das auf Kohlefaserprodukte spezialisiert ist. Seitdem haben sich CRP USA und das USABS-Team mehrmals getroffen, um gemeinsam die am besten geeigneten Windform-Materialien für den Bau der Komponenten zu bestimmen.
Die im 3D-Druck hergestellten Teile und die verwendeten Windform-Materialien
Zu den im 3D-Druck hergestellten Teilen von CRP USA gehören: Schiebegriffe, Haltegriffe, Sitze.
Alle diese Teile werden aus Windform Materialien hergestellt: die Schiebegriffe aus Windform SP, die Haltegriffe und Sitze aus Windform XT 2.0.
Windform XT 2.0 und Windform SP sind zwei kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe aus der TOP LINIE der Windform-Materialien für den professionellen 3D-Druck, d.h. das selektive Lasersintern. Die Windform-Materialien wurden von dem italienischen Unternehmen CRP Technology entwickelt.
„Für uns“, so van den Berg, „liegt der große Vorteil des 3D-Drucks darin, dass keine Formen benötigt werden, so dass man sehr viel Zeit spart und die Kosten viel niedriger bleiben. Ganz zu schweigen von der Lieferung der Teile, die sehr schnell erfolgt, eben weil man sich nicht an den Zeitplan des Spritzgusses halten muss. Außerdem können mit dem 3D-Druck komplexere Teile und Komponenten hergestellt werden.“
Überwindung kritischer Probleme durch 3D-Druck und Hochleistungsmaterialien
Zeit- und Kostenersparnis sowie die Möglichkeit, komplexe Formen herzustellen, gehören zu den bekanntesten und zweifellos am meisten geschätzten Eigenschaften des 3D-Drucks. Jedes 3D-Druckverfahren kann jedoch ineffizient sein, wenn es nicht von den richtigen Materialien begleitet wird.
Welches waren also die kritischen Probleme, denen sich das USABS-Team stellen musste und die es dank des 3D-Drucks und der Windform-Verbundwerkstoffe überwinden konnte?
„Die wichtigste Vorgabe“, antwortet Marc van den Berg, „war die Einhaltung der Vorschriften der Olympischen Sportbehörde in Bezug auf die Form und Größe der Teile.“
Ein weiterer kritischer Punkt war die Belastbarkeit.
„Bei jedem Rennen wirken während des Starts enorme Kräfte auf den Bob“, so van den Berg weiter. Außerdem muss mit Stürzen gerechnet werden. Aus diesen Gründen müssen die Konstruktionsmaterialien der verschiedenen Teile eine hohe Flexibilität und Festigkeit aufweisen, damit die Teile nicht brechen oder nachgeben.“
3D-Druck der Schiebegriffe des Bobs und persönliche Gestaltung als Schlüsselfaktor für hohe Leistung
Nach der Herstellung der Griffe aus Windform SP lieferte CRP USA sie an das USABS-Team und erhielt viel Lob für die rasche Produktion und Lieferung.
Marc van den Berg und das USABS-Team konnten so die Teile in Rekordzeit untersuchen, testen und an ihre Anforderungen anpassen.
„Wir haben“, erklärt Marc, „die neuen Schiebegriffe getestet, um ihre Belastbarkeit und Ergonomie zu bewerten. Wir haben mehrere Iterationen durchgeführt, bis wir das für uns optimale Ergebnis erzielt hatten. Da wir keine teuren Formen bauen mussten, konnten wir in kurzer Zeit mehrere Tests mit verschiedenen Formen durchführen.“
„Wir haben kein offizielles Testprogramm, wir montieren die Teile und setzen sie im Rennen ein. Und genau das haben wir mit den aus Windform gedruckten Teilen getan, d.h., dass der Sitz, der Haltegriff und der hintere Schiebegriff in einem echten Rennen getestet wurden!“
Van den Berg und das USABS-Team waren von der Leistung der Schiebegriffe aus Windform SP beeindruckt.
„Die größte Anforderung an die hinteren Schiebegriffe“, fügt Marc hinzu, „ist, dass sie im Falle eines Sturzes intakt bleiben, und genau das ist im Rennen passiert: Der Bob stürzte, aber die Griffe gingen nicht kaputt!“
„Das Endergebnis“, betont Marc, „war perfekt, einschließliche einer schnellen Lieferung und endlosen Möglichkeiten. Wir hoffen, dass wir in Zukunft noch andere Teile im 3D-Druck herstellen werden, vielleicht sogar einen kompletten Bob!“
USA Bobsled/Skeleton ist der nationale Dachverband für den Bob- und Skeletonsport in den Vereinigten Staaten. Mit Sitz in Lake Placid, New York, beaufsichtigt USA Bobsled/Skeleton die sportliche Entwicklung und das Training der US-Athleten auf allen Wettkampfebenen, von Basisprogrammen bis hin zu Nationalmannschaftswettbewerben.