Motorsport, Performance Racing und 3D-Druck:ein Interview mit Revannth Murugesan von Carbon Performance

Die Welt des Performance-Rennsports und des Motorsports wird durch Innovation definiert. Wo Leistung und Geschwindigkeit Schlüsselkriterien sind, ist die Aufrechterhaltung der technischen Exzellenz entscheidend. Daher sucht die Branche zunehmend nach Technologien wie der additiven Fertigung, um Innovationen voranzutreiben.

Ein Unternehmen, das von dieser Entwicklung profitiert, ist Carbon Performance, ein in Großbritannien ansässiges Startup, das Hochleistungskomponenten mittels additiver Fertigung herstellt. Durch den Einsatz von KI- und Blockchain-Technologien zusätzlich zu AM will das Unternehmen die nächste Generation intelligenter Automobilkomponenten liefern.

Wir haben mit Revannth Murugesan, Managing Director von Carbon Performance, gesprochen, um die Vorteile der additiven Fertigung für den Hochleistungsrennsport und den aktuellen Stand von AM in der Branche zu erkunden.

Können Sie mir etwas über Carbon Performance erzählen?

Carbon Performance ist die weltweit erste Einzelhandelsmarke für Automobil-Verbrauchertechnologie, die vollständig auf die additive Fertigung ausgerichtet ist. Im Wesentlichen ist es unser Ziel, die Lücke zwischen additiven Fertigungstechnologien und dem Verbrauchermarkt zu schließen.

Mit AM konstruieren und fertigen wir Hochleistungskomponenten wie Achsschenkel und Bremssättel für die Automobilindustrie.

Obwohl es mit der additiven Fertigung viele Möglichkeiten gibt, vom Prototyping bis zur Fertigung, sind viele der Vorteile nicht direkt beim Endverbraucher angekommen. Natürlich birgt der Versuch, diese Lücke zu schließen, eine Herausforderung, und hier kommt Carbon Performance ins Spiel.

Was ist die Vision hinter Carbon Performance?

Da wir schon seit geraumer Zeit in der Automobilindustrie tätig sind, wissen wir, dass die globalen CO2-Emissionen auf einem Allzeithoch sind. Wir versuchen, dieses Umweltproblem in der Automobilindustrie zu lösen und Ineffizienzen in den Komponenten selbst durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz und 3D-Druck zu beheben.

Unser Endziel ist also zweierlei:1) die Auswirkungen der Produktion auf die Umwelt zu reduzieren und 2) die Produktion nach Großbritannien zurückzubringen.

Welche Vorteile bringt die additive Fertigung dem Performance-Rennsport?

Erstens würde ich sagen, dass die additive Fertigung die Leistung verbessert.

Nehmen wir als Beispiel Aufhängungskomponenten. Bei der traditionellen Herstellung nehmen die Hersteller einen Metallblock und schneiden das Material ab, um die endgültige Form zu erhalten.

Im Gegensatz dazu sind unsere Fahrwerkskomponenten durch die additive Fertigung um 25 % leichter. Dies verbessert die ungefederte Masse eines Autos, was sich buchstäblich in einer verbesserten Leistung niederschlägt.

Im Moment haben wir acht bis zehn Prozent Materialverlust, aber wir planen, diesen auf null Prozent zu reduzieren, was eine ziemliche Herausforderung ist.

Zweitens kann die additive Fertigung die Kraftstoffeffizienz verbessern. Mit unseren leistungsstarken Kunden können wir dies in Zahlen belegen. Wir können zum Beispiel ein Auto über 80 Runden tatsächlich sechs Sekunden schneller machen. Im Performance-Rennsport ist eine solche Marge enorm.

Mit Ihrer umfassenden Erfahrung in der Branche, wie haben Sie die Entwicklung der additiven Fertigung im Laufe der Jahre erlebt?

Ich war 14 oder 15, als ich meinen ersten 3D-Drucker kaufte. Damals war die Branche beim 3D-Druck viel früher als wir es heute sind. Beispielsweise waren die Materialoptionen sehr begrenzt. ABS war damals Luxus!

Ich habe gesehen, wie die Branche vom Desktop-3D-Druck zur industriellen additiven Fertigung mit SLA, SLS und natürlich Metall-3D-Druck gewachsen ist. Das ist sehr ermutigend.

Die Branche wächst schnell:rund 38% CAGR. Es hat sich von einer Handvoll 3D-Druckerhersteller zu Tausenden von Herstellern, Servicebüros, Unternehmensberatungen und Materiallieferanten entwickelt. Das Ökosystem entwickelt sich eindeutig weiter.

Wir versuchen mit Carbon Performance, die Branche an ihre Grenzen zu bringen und Konsumgüter auf den Markt zu bringen, anstatt die Technologie auf spezielle Anwendungen zu beschränken. Das ist so ziemlich der Ort, an dem sich die Branche gerade befindet.

Könnten Sie erläutern, wie Sie generative Design- und Optimierungstools verwenden und welche Vorteile sie für den Produktionsprozess mit sich bringen?

Generatives Design steht noch ganz am Anfang. Es gibt wirklich nur wenige Unternehmen, die dies anbieten.

Dennoch setzen wir Technologien wie generatives Design ein, um neue Produkte auf den Markt zu bringen. Generative Konstruktionssoftware hilft uns beispielsweise, radikale Lösungen zu finden. Im Wesentlichen versuchen wir, unsere Produkte um mindestens 40 % leichter zu machen.

Deshalb verwenden wir generative Design-, Gitter- und Topologie-Optimierungstools, um das Gewicht der Komponenten zu reduzieren und ihre Leistung zu verbessern.

Sie verwenden auch KI und Blockchain. Können Sie erklären, wie Carbon Performance diese Technologien in Verbindung mit dem 3D-Druck einsetzt?

Zunächst ist festzuhalten, dass Künstliche Intelligenz oft missverstanden wird:Es handelt sich nicht um eine einzelne Technologie, sondern um einen Überbegriff für eine Reihe von Technologien. Generatives Design ist eigentlich eine Art künstlicher Intelligenz, da Designs mit maschineller Intelligenz generiert werden.

Wir sind derzeit mitten in der Entwicklung unserer eigenen generativen Designsoftware, die wir 2020 abschließen wollen. Es wird die zweite generative Designsoftware in Großbritannien sein.

Blockchain deckt die Sicherheitsseite der Dinge ab, die meiner Meinung nach immens wichtig ist. IP-Schutz und Copyright/Markenzeichen sind ein wichtiges Thema, da theoretisch jeder Ihre STL-Dateien erhalten und ausdrucken kann. Hier befindet sich der 3D-Druck-Markt derzeit. Wir brauchen etwas, das dieses zusätzliche Maß an Sicherheit bietet.

Unsere Verwendung von Blockchain befindet sich derzeit im Beta-Stadium. So können wir beispielsweise eine STL-Datei nehmen und sie an vertrauenswürdige Partner auf der ganzen Welt verteilen, beispielsweise in Asien oder Nordamerika. Diese Partner haben einen 16-stelligen Schlüssel und nur sie können auf die Datei zugreifen. Niemand sonst kann auf diese Datei zugreifen oder sie herunterladen. Hier kommt Blockchain ins Spiel.

Das Konzept der Blockchain für den 3D-Druck ist zugegebenermaßen noch recht früh, insbesondere wenn es um die Dateigrößen geht, mit denen man arbeiten kann. Ich rechne mit wahrscheinlich 5 bis 10 Jahren, bis sich die Blockchain-Technologie zu einer anständigen Speicherplattform wie iCloud entwickelt.

Sie haben die Bedeutung der Sicherheit erwähnt. Könntest du das erweitern?

Absolut.

Vergleichen wir AM mit der traditionellen Fertigung, bei der es marken- und urheberrechtlich geschützte Designs gibt. Mit AM haben Sie Open-Source-Software, bei der jeder ein Design erstellen kann. Sie ändern das Design der Datei mehrmals. Wir könnten also möglicherweise Monate damit verbringen, eine Komponente zu entwerfen, und jemand anderes könnte sich die STL-Datei besorgen und das Eigentum daran beanspruchen.

Sicherheit ist der wichtigste Teil des 3D-Druckprozesses. Und das ist nicht nur eine Eigentumsfrage. Gefälschte Produkte könnten vor allem in der Automobilindustrie ein echtes Problem darstellen.

Wenn wir zum Beispiel Bremssättel herstellen, was ist, wenn jemand anders die STL-Dateien in die Hände bekommt und eine gefälschte Version produziert? Hier wird es neben der Sicherheit auch eine Frage der Leistung. Das Produkt könnte versagen, und die Leute würden es trotzdem unwissentlich kaufen, weil es ähnlich aussieht.

Können Sie Erfolgsgeschichten von Kunden teilen?

Derzeit arbeiten wir mit einer Organisation in Manchester an der Entwicklung des weltweit ersten 3D-gedruckten Elektro-Gokarts. Wir wollen dies in etwa sechs Monaten enthüllen.

Wir arbeiten auch mit einem Rennteam aus Kent zusammen, um eine Ducati Schwinge zu entwickeln. Wir haben dafür eine überwältigende Resonanz erhalten, da wir bis jetzt 250 Bestellungen entgegengenommen haben.

Wie wird sich Ihrer Meinung nach die Landschaft für die additive Fertigung in den nächsten 5 Jahren verändern?

Was die Fähigkeiten angeht, dreht sich meiner Meinung nach bei Innovation alles um Menschen und Technologien. Es hat keinen Sinn, auf fortschrittliche Technologien zu drängen, ohne die Menschen, die sie übernehmen. Derzeit mangelt es der Branche an Design-Fähigkeiten für die additive Fertigung. Dies ist insbesondere in Großbritannien der Fall.

In diesem Bereich wird viel gearbeitet. In Großbritannien haben wir zum Beispiel das AMRC der University of Sheffield und das Manufacturing Technology Center (MTC), die beide Schulungskompetenzen anbieten. Und bei Carbon Performance bieten wir im Rahmen unserer CSR persönlich MINT-Training für Gymnasiasten an. Wir bieten ihnen Schulungen in DfAM, generativem Design und Optimierung.

Die Zahl der Menschen, die diese Fähigkeiten erlernen möchten, ist stark gestiegen, insbesondere für Verbraucheranwendungen.

Gibt es irgendwelche Herausforderungen, die Sie vorhersehen?

Es gibt viele Herausforderungen, um ehrlich zu sein. Das Thema IP-Schutz ist vielleicht das schwierigste.

Der zweite ist die Durchsetzung strenger Herstellungsregeln und Standardisierung. Sie können beispielsweise nicht dieselben Prozessparameter auf verschiedenen Maschinen auf dem Markt durchsetzen.

Drittens ist die Verfügbarkeit geeigneter Materialien. Obwohl wir Aluminium- und Titanpulver haben, gibt es immer noch viele Inkonsistenzen in den Eigenschaften dieser Pulver, die ein Problem beim Versuch, genaue Teile zu entwerfen, darstellen.

Schließlich ist da noch die Lautstärkefrage. Die Fertigung erfolgt in der Regel in einer hochwertigen Serienproduktionsumgebung. Aber im Motorsport und AM arbeiten wir nach einem Kleinserien-/Hochwertproduktionsmodell.

Ich würde es noch 20 Jahre geben, bis sich AM wirklich zu einem Produktionsmodell für hohe Stückzahlen/geringen Wert entwickelt hat.

Wie sieht 2019 für Carbon Performance aus?

Im Jahr 2019 werden unsere Komponenten tatsächlich in Autos auf den Straßen zu sehen sein, denen die Verbraucher vertrauen.

Wenn ich mit Verbrauchern und Kunden spreche, die seit 40-50 Jahren in der Automobilindustrie tätig sind, haben sie immer noch Zweifel, dass 3D-Druck Metallteile herstellen kann, selbst wenn ich ihnen unsere Komponenten zeige. Zweifel am 3D-Druck haben, der Metalle druckt.

Das liegt wahrscheinlich daran, dass die durchschnittliche Einführungszeit für neue Technologien in der Branche vier bis sechs Jahre dauert und Millionen von Pfund kostet.

Wir versuchen also, dieses Stereotyp zu durchbrechen, dass Automobilkomponenten harte, feste Komponenten sind, indem wir zeigen, dass wir intelligente Komponenten und Anwendungen entwickeln können. Das Wichtigste ist, dass wir ein Ökosystem aus intelligenten, vernetzten Komponenten schaffen.

Wir haben beispielsweise QR-Codes in unsere Komponenten eingebettet, mit denen Sie die Spezifikationen eines Autos sehen können. Wir arbeiten auch an Lebenssensoren für den Motorsport, damit Sie Live-Daten und Belastungen im Produkt selbst sehen können.

Schließlich planen wir im März den Eintritt in den nordamerikanischen Markt und haben 50 Anwendungen in der Pipeline.

Schließlich haben Sie erwähnt, dass es vier bis zehn Jahre dauert für eine Industrie, neue Technologien einzuführen. Wo ist die Akzeptanzrate für AM im Performance-Rennsport?

Um ehrlich zu sein, entwickelt es sich noch weiter. McLaren ist natürlich dafür bekannt, AM-Maschinen während der Rennen auf der Strecke zu haben, aber das ist nur für Anpassungszwecke, sie tun es für Anpassungstests.

Aber die Realität ist, dass es in der Formel 1 zwar viele Innovationen gegeben hat, die Inkonsistenzen bei den Materialien und Prozessen jedoch immer noch sehr schwer zu überwinden sind. Ich würde dem Performance-Rennsport weitere 5 Jahre geben, um AM vollständig als Herstellungsmethode zu übernehmen.

Weitere Informationen zu Carbon Performance finden Sie unter: www.carbonperformanceltd.com .