10 bahnbrechende 3D-Druck-Innovationen, die die Automobilproduktion 2021 revolutionieren

Dieser Artikel wurde im Mai 2021 aktualisiert.

Der Automobilsektor steht unter unerbittlichem Druck, leistungsstärkere Fahrzeuge zu liefern, während gleichzeitig Produktion, Lieferketten und Logistik gestrafft werden. Additive Fertigung – allgemein als 3D-Druck bekannt – hat sich als mächtiger Verbündeter bei diesen Herausforderungen erwiesen.

Jenseits von Rapid Prototyping ist 3D-Druck nun integral für Werkzeugproduktion und in selektiven Fällen für Endverwendungsbauteil-Fertigung. Während die Technologie reift, wächst ihr Impact auf Fahrzeugdesign, Fertigung und Aftermarket-Services stetig.

Die folgenden zehn Beispiele illustrieren, wie führende Automobilhersteller und Zulieferer 3D-Druck genutzt haben, um Innovation, Kosteneffizienz und Customization an die Grenzen zu pushen.

1. Porsches 3D-gedruckte Custom-Sitze

Porsches neuestes Sportwagen-Sitzkonzept vereint Gitterarchitektur mit 3D-gedrucktem Polyurethan zu leichten, atmungsaktiven Polstern. Das Design bietet drei Härteoptionen – hart, medium, weich – und spiegelt das personalisierte Sitzfitting aus dem Motorsport wider.

Während der 2020er Rennsaison produzierte Porsche 40 Prototyp-Sitze für europäische Strecken, sammelte Real-World-Data zur Verfeinerung der finalen straßenzugelassenen Modelle, geplant für Mitte 2021. Zukünftige Iterationen zielen darauf ab, Sitzgeometrie an jeden Kundenkörperkontur anzupassen – Customization-Level, nur durch additive Fertigung erreichbar.

2. 3D-gedruckte Halterungen für Leichtbau, Feature-reiche Designs

Traditionell waren Halterungen durch konventionelle Zerspanungs-Constraints limitiert, aber 3D-Druck erschließt komplexe Geometrien, die Gewicht reduzieren und Performance verbessern. Rolls Royce demonstrierte dies mit großer Charge Design-for-Additive-Manufacturing (DfAM)-optimierter Halterungen, einige mit integrierten Markenlogos, QR-Codes und einzigartigen Teile-IDs – alles embedded während des Druckprozesses.

Diese Features sind mit subtraktiven Methoden unmöglich hinzuzufügen, underscoring den Wert digitaler Fertigung für Small-Batch, High-Value-Teile.

3. Fords 3D-gedruckte Komponenten für den Mustang Shelby GT500

Fords Advanced Manufacturing Center, vor einem Jahrzehnt etabliert, integriert 3D-Druck nun throughout seinen Produktentwicklungszyklus. Der 2020 Shelby GT500 – ein aerodynamisch fortschrittlicher Mustang – profitiert von virtuellem Design-Testing, das über 500 Kühl- und Aerodynamik-Konzepte evaluierte.

Vielversprechende Designs wurden rapidly prototyped via 3D-Druck, inklusive mehr als zehn Front-Splitter-Wicker-Varianten, parallel getestet. Zusätzlich wurden zwei strukturelle Bremskomponenten mit Carbons Digital Light Synthesis (DLS) Technologie und EPX-Epoxid produziert, meeting all Fords stringent Performance-Standards.

Fords AM Technical Lead Harold Sears merkt an, dass additive Fertigung vom Nischen-Tool zum Kernbestandteil täglicher Produktion transitionieren wird.

4. Volkswagen Autoeuropas 3D-gedruckte Tooling-Revolution

Volkswagens Langzeitpilot mit Ultimaker-Desktop-Druckern entwickelte sich zur Vollskala-3D-Druck-Strategie für Tooling. Interne Tooling-Produktion reduzierte Kosten um 90 % und schnitt Lieferzeiten von Wochen auf Tage.

Beispiel: Ein Heckklappen-Badge, das zuvor 35 Tage und 400 € erforderte, nimmt nun vier Tage und 10 € Druckkosten in Anspruch. 2017 sparte der Ansatz Volkswagen nahezu 325.000 € bei verbesserter Ergonomie und Operator-Zufriedenheit.

Branchenanalysten prognostizieren wachsenden Shift zu 3D-gedruckten Vorrichtungen und Fixaturen, da mehr OEMs Produktionsflexibilität suchen.

5. 3D-gedruckte Radmuttern für Diebstahlsichere Räder

Fords europäische Initiative bekämpft Radklau durch 3D-Druck einzigartiger Schließmuttern, die ein Schallwellen-abgeleitetes Muster – akin zu Fingerabdruck – incorporieren, was sie praktisch unklonbar macht.

Mit EOS-3D-Druckern wird jeder Lock als einzelnes Edelstahlteil neben seinem Schlüssel produziert. Die resultierenden ungeraden Rippen und tiefen Eindrücke schrecken Diebe ab, präzise Wachsabdrücke zu erstellen.

Jenseits Sicherheit demonstriert dieser Ansatz, wie additive Fertigung hochpersonalisierte, funktionale Komponenten at Scale ermöglicht.

6. Local Motors und XEV: Auf dem Weg zu voll 3D-gedruckten Fahrzeugen

Local Motors, Arizona-basiertes Startup, pushte Boundaries mit 2014 Strati und 2016 Olli – autonomem E-Shuttle. Mithilfe der weltweit größten 3D-Drucker wie ORNLs BAAM und Thermwoods LSAM produzierte das Unternehmen die meisten Olli-Komponenten in ca. 10 Stunden.

XEV, italienischer Automobilhersteller, nutzt Großformat-FDM für leichtes 450-kg-Low-Speed-Elektrofahrzeug (LSEV) in Tagen, senkt Produktionskosten um 70 %. Mit 2.000 In-House-Extrusionsdruckern ist XEV positioned für schnelles Skalieren.

Diese Projekte illustrieren Machbarkeit verteilter Fertigung und Mass-Customization durch additive Fertigung.

7. Customization-Erweiterung durch 3D-Druck

Da Kunden personalisierte Fahrzeuge fordern, bietet 3D-Druck kosteneffektiven Pfad zu Low-Volume-Customization. Daihatsus 2016 Copen-Projekt lässt Owner Bumper-Panels in 15+ Patterns und 10 Farben designen, gedruckt in ASA via Stratasys Fortus-Maschinen.

Volkswagen erkundet HPs Metal Jet für Custom-Metalltrim, inkl. Heckklappen und Schlüsselanhänger, potenziell erweiterbar auf strukturelle Komponenten innerhalb nächster drei Jahre.

Durch Eliminierung dedizierter Werkzeuge reduziert 3D-Druck Lieferzeiten und Produktionskosten für individualisierte Teile, ermöglicht breitere Anwendung jenseits Dekor-Trims.

8. 3D-Druck im Motorsport: Vom Windkanal-Modell zu Race-Day-Teilen

Formel-1-Teams nutzen 3D-gedruckte Repliken für Windkanaltests, produzieren Komponenten wie Frontflügel, Bremsen-Ducts, Motorabdeckungen via SLA und SLS. Der Rapid Turnaround – Tage statt Wochen – beschleunigt iterative Designzyklen.

Volkswagen Motorsports I.D. R Pikes Peak nutzte 3D-Druck für 2.000 Teile seines 50%-Skalierungs-Windkanalmodells, enabling den Rekordwagen termingerecht zu bauen.

Während additive Fertigung reift, wird erwartet, dass sie vom Prototyp zu Produktionsteilen wechselt, Racing-Teams tangible Performance-Gains bietet.

9. On-Demand 3D-gedruckte Ersatzteile für Klassiker

Porsche Classic produziert nun seltene, Low-Volume-Ersatzteile on-demand via Metall- und Kunststoff-3D-Druck. Laserschmelzen oder -sintern eliminiert Bedarf an obsoletem Tooling, drastisch reduzierend Lager- und Werkzeugkosten.

Andere Hersteller – Mercedes-Benz Trucks, Volkswagen, BMW – adoptieren ähnliche Strategien zur Inventarstraffung und operativen Effizienzsteigerung.

10. Zukunft 3D-gedruckter Motorräder

Während voll 3D-gedruckte Bikes noch nicht Massenproduktion erreicht haben, zeigen mehrere Prototypen Technologiepotenzial. APWORKS' Light Rider, 2016 unveiled, nutzt Scalmalloy für 30 % Gewichtsreduktion, während BigReps NERA-Prototyp demonstriert, dass ganzes Motorrad in 12 Wochen gedruckt werden kann – Mix aus PLA, TPU und Engineering-Filamenten.

Diese Projekte unterstreichen AM-Vorteile – Leichtbau, Rapid Prototyping, niedrigere Produktionskosten – though kommerzielle Tragfähigkeit bleibt Hürde für jetzt.

Zukunft der Automobilproduktion fahren

Diese zehn Case Studies kratzen lediglich an der Oberfläche additiver Fertigungs-Potenzial im Automobil-Ökosystem. Während OEMs den Wettbewerbsvorteil durch 3D-Druck erkennen, wird Adoption across Design, Produktion, Assembly und Supply Chain Management verbreiten.

Letztlich wird additive Fertigung innovativere Designs, flexible Geschäftsmodelle und Fahrzeuge ermöglichen, die überlegene Performance und Nachhaltigkeit liefern.