Wie Prototypen aus 3D-Druck und CNC-Bearbeitung die schnellsten Autos schneller machen

Der Hennessey Venom GT hat gerade 270 MPH auf einer Landebahn erreicht. Der Koenigsegg One:1 findet das süß. Und das liegt daran, dass es in der Lage sein sollte, 280 MPH zu erreichen. Oh, und es kann wie verrückt um Ecken gehen. Willkommen beim neuen König der Geschwindigkeit und einem schnellen (kein Wortspiel) Blick auf die Technologie, mit der diese Autos neue Rekorde brechen, die CNC-Bearbeitung.

Im Laufe der Geschichte hat unsere Art eine angeborene Geschwindigkeitsbesessenheit entwickelt. Ob Strauße in der Antike, Pferde oder Autos in jüngerer Zeit, Rennwettbewerbe haben die Menschen immer dazu ermutigt, innovativ zu sein und sich einen Wettbewerbsvorteil gegenüber ihren Gegnern zu verschaffen. Dies hat sich erst nach der Entwicklung von Automobilen Ende des 19. ^. verstärkt Jahrhundert. Enthusiasten und Hersteller sind ständig bestrebt, schnellere Autos zu erneuern und zu entwickeln, und hier kommen die CNC-Bearbeitung und der 3D-Druck ins Spiel. Diese Prototyping- und Low-Manufacturing-Technologien ermöglichen es den Herstellern, leichtere und präzisere Autoteile mit besserer Aerodynamik herzustellen, was den Autos hilft, neue Wege zu gehen Grenzen. Bevor wir uns mit den schnellsten Autos von heute befassen, werfen wir einen Blick auf die Technologie, die all die Innovationen vorantreibt.

Die CNC-Maschine und der 3D-Drucker

CNC- oder computergesteuerte Maschinen sind elektromechanische Geräte, die mithilfe von Computerprogrammen präzise physische Prototypen von Designs erstellen können. Die Technologie wurde erstmals in den 40er und 50er Jahren entwickelt. Damals waren manuell geschriebene Codes erforderlich, um diese Maschinen zu bedienen. Aber seit der Erfindung des Computers hat diese Technologie neue Wege beschritten. Im Gegensatz zu seinem Konkurrenten, dem 3D-Druck, ist die CNC-Bearbeitung ein subtraktiver Prozess. Das heißt, es beginnt mit einem Block aus dem bevorzugten Material und schneidet ihn mit mehreren Werkzeugköpfen präzise durch und um ihn herum, um die gewünschten 3D-Prototypen zu erstellen. Der für diese spezielle Technologie verwendete Computercode wird als G-Code bezeichnet. Seine Präzision wird in Tausendstel Zoll gemessen, was in etwa der Breite einer einzelnen Haarsträhne entspricht. CNC-Maschinen werden meist mit Bohrmaschinen, Drehbänken und Fräsmaschinen betrieben, wobei letztere die nützlichste von allen sind. Hersteller können je nach Produkt eine breite Palette von Materialien für die CNC-Bearbeitung verwenden.

3D-Druck oder additive Fertigung ist ein Prozess zur Herstellung von 3D-Festkörperobjekten aus einer digitalen CAD-Datei. Die Erstellung eines 3D-gedruckten Objekts erfolgt durch additive Verfahren. In einem additiven Prozess wird ein Objekt erstellt, indem aufeinanderfolgende Materialschichten aufgetragen werden, bis das Objekt schließlich erstellt ist. Jede dieser Schichten kann als dünn geschnittener horizontaler Querschnitt des späteren Objekts betrachtet werden. Mit dem 3D-Druck können Sie komplexe (funktionale) Formen mit weniger Material als mit herkömmlichen Herstellungsmethoden herstellen.

Einsatz von CNC-Bearbeitung und 3D-Druck in der Automobilindustrie

CNC-Maschinen werden verwendet, um Materialien wie Stahl und Aluminium zu verarbeiten, um eine Vielzahl von Autoteilen wie Motorkolben, Bremsscheiben, Karosserieteile usw. mit äußerster Präzision herzustellen. Die Hersteller werden in der Regel zunächst Prototypen mit 3D-Druckern entwerfen und diese dann über G-Code in die CNC-Maschine einarbeiten. Diese CNC-Bearbeitungsprototypen werden dann Experimenten mit verschiedenen Designs unterzogen, sodass die Hersteller das beste Design für die maximale Geschwindigkeit und Effizienz ihrer Fahrzeuge entwickeln können. Die Präzision der Maschine trägt auch dazu bei, überschüssiges und unnötiges Gewicht zu reduzieren, wodurch die Autos leichter und schneller werden.

Es gibt Teile und Komponenten eines Autos wie ein Getriebe, Fahrwerk oder die Antriebsachse, die so kompliziert in ihrem Design sind, dass es unglaublich schwierig sein kann, diese Komponenten in Handarbeit zu verarbeiten und herzustellen. Durch CNC-Bearbeitung &3D-Druck von Prototypen können diese Teile in einem Bruchteil der Zeit mit höchster Effizienz hergestellt werden, versehen mit der richtigen Codierung.

Die vier Phasen der Automobilproduktion; Stanzen, Schweißen, Lackieren und Montieren können alle von den CNC-Werkzeugmaschinen gesteuert und betrieben werden, bis zu dem Punkt, an dem überhaupt kein menschliches Eingreifen erforderlich ist. Dies ist in der neuen Tesla-Fabrik zu beobachten, wo sie trotz öffentlicher Kritik fast vollständig auf Automatisierung gesetzt haben.

High-End-Sportwagenmarken wie Bugatti, Pagani und Ferrari sind auf die kleinsten Veränderungen angewiesen, um ihren gewünschten Benchmark zu erreichen. Beim Erreichen dieser Benchmarks spielen das Gewicht der Komponenten und die Aerodynamik eines Fahrzeugs eine große Rolle. Hier wird die CNC-Bearbeitung sowie die Verwendung von ultraleichter Kohlefaser äußerst nützlich. Die tadellose Präzision dieser Maschinen macht die komplizierten Designs dieser Sportwagen möglich und macht die schnellsten Autos, die die Welt faszinieren.

Das neuere CNC-Modell, das in 5 verschiedenen Achsen arbeiten kann, beschleunigt die Produktion über alles. Diese Innovationen können die Probleme lösen, denen Unternehmen wie Tesla jetzt mit ihrer Produktionsgrenze gegenüberstehen, da das Angebot im Vergleich zur Nachfrage relativ knapp ist.

Es ist gängige Praxis für große Unternehmen, sich bei ihrer Fertigung auf die CNC-Bearbeitung zu verlassen und jegliche Möglichkeit menschlicher Fehler im Prozess auszuschließen. Porsche ist sogar noch einen Schritt weiter gegangen und hat seinen 911 Spyder komplett mit CAD (Computer Aided Design), einer Form der CNC-Bearbeitung, konstruiert.

Obwohl es CNC-Maschinen schon seit Jahrzehnten gibt, sind sie immer noch ziemlich teuer, sodass sich kleinere Hersteller nicht immer auf sie verlassen können und hier sind 3D-Drucker nützlich geworden. Die CNC-Maschine verwendet eine Reihe von Werkzeugköpfen zur Ausführung einer Vielzahl von Aufgaben, die immense Kosten verursachen können. Aber die Präzision und Effizienz von CNC-Maschinen ist mit keiner anderen Alternative zu vergleichen. Werfen wir einen Blick darauf, wie CNC-Maschinen und 3D-Drucktechnologie dazu beigetragen haben, das schnellste Auto auf der Straße von heute herzustellen.

Koenigseggs Agera R und Agera S sind nicht das, was man als zahme, langweilige Autos bezeichnen würde, da sie über 1.000 PS haben und sehr leicht sind. Vor einigen Jahren hörte ihr Produktionsteamleiter Christian Gerüchte darüber, was von Porsche, Ferrari und McLaren kam. Er wollte mit etwas gerüstet sein, das es mit ihnen aufnehmen konnte.

Der Koenigsegg One:1 hat 1.360 PS bei 7.500 U/min (8.250 Redlines) und 1.000 NM (737 lb-ft) Drehmoment von 3.000 bis 7.500 U/min aus einer überarbeiteten Version von Koenigseggs 5,0-Liter-V8 mit Turbolader. Das ist eine Menge, wie eine verrückte Menge.

Christian sagt, dass sie den One:1 gerne als das erste „Megaauto der Welt“ bezeichnen. Nicht weil es in keine Klasse passt, sondern weil 1.360 PS gleich 1 Megawatt sind. Es könnte mehr Leistung mit mehr Schub bringen, aber sie wollten ein Gleichgewicht erreichen, das mehr Fahrbarkeit und Reaktion entspricht. Christians Ziel war ein Motor, der bei etwa 2.500 U/min auf Hochtouren kam, ein Turbo mit höherem Boost hätte das bis 4.000 U/min hinausgezögert. Die Drehmomentkurve des One:1 ist einfach faszinierend. Es ist nicht ganz flach, aber verdammt nah dran.

Es verwendet auch einen neuen Turbolader mit variabler Geometrie mit etwas, das Sie nicht jeden Tag hören:Die Einbauten sind 3D-gedruckt. Das half ihnen, die gewünschte Form zu erreichen und das Gewicht niedrig zu halten.

Zusätzlich zu den Einbauten des Turboladers wird der 3D-Druck an der Auspuffspitze verwendet.

Eine Plattform wie https://www.3dnatives.com ist die führende Quelle für alles rund um den 3D-Druck und die additive Fertigung, von dort aus können Sie mehr über den 3D-Druck erfahren.

Tatsächlich ist diese Auspuffspitze das größte Stück 3D-gedrucktes Titan, das jemals gebaut wurde. Es dauert tatsächlich drei ganze Tage, um zu produzieren. Das wäre für ein Massenauto erstaunlich ineffizient, aber es spricht tatsächlich für einen maßgeschneiderten Hersteller wie Koenigsegg. Anstatt sich mit kostspieligen Lieferanten auseinanderzusetzen, die zu komplex sind, um nur sechs Teile zu bekommen, können sie mit dem 3D-Druck ihren Arbeitsablauf steuern.

Äußerlich sieht das Monocoque wie das im Agera aus, aber der One:1 verwendet ein völlig neues Kohlefasergewebe, das bis zu 40 % leichter sein könnte als das im Agera verwendete Gewebe. Tatsächlich ist diese neue Generation von Kohlefaser die gleiche, die Sie bei neuen F1-Autos sehen. Kohlefaser ist federleicht und ein echter Wendepunkt in diesen blitzschnellen Autos.

Halten Sie sich jetzt fest, denn hier betritt Koenigsegg Neuland. Erstmals setzt das kleine Unternehmen aus Angelholm auf aktive Aerodynamik. An der Unterseite des vorderen Endes werden der Kohlefaser Ausschnitte hinzugefügt, um sie zu schwächen. Dann gibt es hydraulische Aktuatoren, die tatsächlich verwendet werden, um die Kohlefaser zu biegen und die Luft durch die Karosserie und durch die Motorhaube zu leiten. Wenn sich das Auto im Höchstgeschwindigkeitsmodus befindet, werden die Klappen geschlossen, um den Abtrieb zu reduzieren und es so unauffällig wie möglich zu machen.

Übergeben Sie bitte die Kohlefaser. Alles, ja, alles ist Kohlefaser. Die Sitze, die Räder, die Karosserie, die Monocoque-Sicherheitszelle, sogar die Sonnenblenden sind aus Kohlefaser, was laut Christian jeweils etwa 100 Gramm eingespart hat. Der Punkt ist, das klingt vielleicht nicht nach viel, aber hier zählt jedes bisschen.

So bringt der One:1 1.360 Kilogramm auf die Waage. Und das ist kein Trockengewicht. Es ist mit einer halben Tankfüllung und allen anderen Flüssigkeiten voll. Wirklich eine erstaunliche Leistung.

Der Koenigsegg 1 wurde jedoch im vergangenen Jahr übernommen, als Bugatti mit der Einführung seines Chiron seinen Titel für das schnellste Auto zurückeroberte. Um dieses fliegende Baby zu sehen, sehen Sie sich dieses Video der zehn schnellsten hergestellten Autos an https://www.youtube.com/watch?v=73V0Y1HL6G8.

Ich würde mein Geld darauf setzen, dass Christian und sein Team im Laufe des nächsten Jahres wieder in die Pole Position starten und die CNC-Bearbeitung dahinter steckt.