Ergebnisse

Präsentation der Ergebnisse am Stand des Netzwerks Strahlschmelzen auf der Rapid.Tech 2016 in Erfurt

1. Platz

Team UPBracing (Universität Paderborn) mit "Radträger PX216"

Herausforderung:

• Leichtbaulösung bei hoher Bauteilsteifigkeit (max. 0,1 mm Verschiebung)
• mindestens 1.000 km Laufleistung
• komplexe Bauteilgeometrie

Umsetzung:

• Topologieoptimierung und additive Fertigung zur vollen Ausschöpfung von Leichtbaupotentialen
• Werkstoff: AlSi10Mg
• Gewicht: 381 g (-20 % Einsparung zum Vorjahr)

Patenschaft und Fertigung im Netzwerk bei:

Fotos:

2. Platz

Team wob-racing (Universität Paderborn) mit "Kühlmantel"

Herausforderung:·

• Abfuhr großer Wärmemengen auf kleinem Raum
• komplexes Kanalsystem
• Fusion von Bauteil und Schlauchanschlüssen in einer Komponente

Umsetzung:·

• fertigungsgerechte Konstruktion hinsichtlich Herstellbarkeit des Kanalsystems und minimal notwendiger Stützstruktur
• Werkstoff: AlSi10Mg
• Gewicht: 230 g

Patenschaft und Fertigung im Netzwerk bei:

und

Fotos:

3. Platz

Rennteam Stuttgart (Universität Stuttgart) mit
"Kraftstoff-Schwappschutz"

Herausforderung:·

• Reduktion der Kraftstoffbewegung im Bereich der Ansaugstelle im Tank
• Niedriger Schwerpunkt im Fahrzeug
• Minimale Kraftstoff-Reserve (geringeres Fahrzeug-Gesamtgewicht)

Umsetzung:·

• Aufbau als mehrdimensionale Struktur
• richtungsabhängiger Druckaufbau mithilfe der Kraftstoffklappen (bewegliche Komponenten)
• zwei Varianten für CFK- und Aluminium-Tank
• Werkstoff: AlSi10Mg
• Gewicht: 70 g (CFK-Tank) und 90 g (Aluminium-Tank)

Patenschaft und Fertigung im Netzwerk bei:

Fotos:

WETTBEWERB

Der Konstruktionswettbewerb Laserstrahlschmelzen ist ein durch das Netzwerk Strahlschmelzen initiierter und gesponserter nationaler Wettstreit für deutsche Rennteams der Formula Student, welcher zu Beginn der Rennsaison 2016 ausgetragen wird.

Aufgabe

Es gilt, ein Bauteil für ein FS-Fahrzeug zu konstruieren, welches die Möglichkeiten des generativen Fertigungsverfahrens Laserstrahlschmelzen möglichst weit ausschöpft, ohne dabei die Verfahrensrestriktionen (siehe Konstruktionshinweise unten) außer Acht zu lassen.

Das Bauteil/die Bauteile muss/müssen in dem Bauraum einer typischen Laserstrahlschmelzanlage mit der Größe 250 x 250 x 250 mm³ (x, y, z) in einem Baujob herstellbar sein.

Folgende Werkstoffe stehen für diesen Wettbewerb zur Auswahl:

• Werkzeugstahl 1.2709 (härtbar),
• Edelstahl 1.4404,
• Aluminium AlSi10Mg,
• Titan TiAl6V4 (max. 200 g Teilegewicht)

Als Grundlage für die Prämierung müssen folgende Daten und Dokumente eingereicht werden:

1. Aussagekräftige Beschreibung zum Bauteil (Konzept):

• max. vier A4-Seiten
• Inhalte:
  -·Wo wird das Bauteil im Fahrzeug eingesetzt? / Welche Funktionen erfüllt das Bauteil?
  - Welche geometrischen Besonderheiten weist das Bauteil auf, die es für die generative Fertigung mit Laserstrahlschmelzen prädestinieren?
  - Wie sollen in der Konstruktionsphase die Konstruktionshinweise beachtet werden?
  - Möglichst erste Skizzen / Zeichnungen / Konstruktionen beifügen (mögliche Formate: JPG, PNG, PDF, STEP, CATIA, CREO, STL).

2. Kontaktdaten des verantwortlichen Teammitglieds (Name, Anschrift, Telefonnummer, E-Mail)

Vorteile von Laserstrahlschmelzen

Link

Konstruktionshinweise

Laserstrahlschmelzen bietet ernorme geometrische Freiheiten im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren wie z. B. Fräsen, Drehen oder Gießen. Dennoch gibt es Restriktionen, die das Verfahren mt sich bringt, und die bereits während der Konstruktion beachtet werden müssen:

1. Support

Bauteilflächen, die in Baulage einen Winkel < 45° zur Bauplattform aufweisen, müssen mit Support (Stützstrukturen) unterbaut werden, um eine Fixierung des Bauteils im Pulverbett und vom Aufschmelzprozess herrührende Wärmeableitung sicherzustellen. Die Supports müssen nachträglich mechanisch entfernt werden, was insbesondere Beachtung bei der Gestaltung von Hohlräumen finden muss. Dies lässt sich gegebenenfalls schon durch Umorientierung des Bauteils im Bauraum lösen, ist aber konstruktiv zu beachten.

Beispiel für notwendige Supportstruktur (blau + grau = Bauteile, rot = Support,· gelb = Bauplatte):

2. Hohlräume / Bohrungen / Kanäle

Höhlräume können sehr komplex gestaltet sein, müssen aber eine minimale Öffnung von ca. 2 mm Durchmesser zu einer beliebigen Außenfläche aufweisen, damit nachträglich das Pulver aus dem Bauteilinneren entfernt werden kann. Gegenfalls ist es ratsam, hierbei eine zweite zusätzliche Belüftungsöffnung vorzusehen. Bohrungen und Kanäle bis ca. 8 mm Durchmesser sind in jeder Orientierung im Bauraum supportfrei herstellbar.

3. Funktionsflächen / Oberflächenrauheit / Details

Funktionsflächen mit besonderen Anforderungen an Genauigkeit und/oder Rauheit, wie z. B. Flansche o. ä., müssen in der Regel nachträglich geringfügig mechanisch nachbearbeitet und dementsprechend mit einem Aufmaß von 0,8 bis 1 mm versehen werden. Die im Laserstrahlschmelzen erzielte Oberflächenrauheit ist je nach Werkstoff vergleichbar mit der von Sand- oder Feingussteilen und liegt im unbearbeiteten Zustand zwischen 50 und 150 µm (R_z). Durch entsprechende Nachbearbeitungsverfahren, wie z. B. Strahlen, kann die Oberflächenrauheit aber noch deutlich reduziert werden. Filigrane Geometrien, wie z. B. Leichtbau-Gitterstrukturen oder dünne Wände, sind bis zu einer minimalen Steg- / Wandstärke von ca. 0,3 mm herstellbar. Die Genauigkeit des Verfahrens· liegt bei ca. ± 0,1 mm.

Termine

• Einreichung des Konzeptes bis zum 20. November 2015·( This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. )
• Schriftliche Bekanntgabe des Siegers am 11. Dezember 2015
• Übergabe der laserstrahlgeschmolzenen Bauteile an die Siegerteams in Absprache nach Abschluss der Konstruktionsphase
• Öffentliche Präsentation der Wettbewerbsergebnisse auf der Rapid.Tech 2016 (Erfurt, 14. - 16. Juni 2016,·www.rapidtech.de)

Prämierung

Die Prämierung erfolgt im Kreise der Netzwerkpartner und die Ergebnisse werden den beteiligten Teams schriftlich mitgeteilt. Die drei erstplatzierten Teams bekommen das kreierte Bauteil vom Netzwerk Strahlschmelzen gesponsert, können damit auf der Renn-strecke starten und so die einzigartigen Vorteile der Laserstrahlschmelztechnologie nutzen. Im Gegenzug behält sich das Netzwerk Strahlschmelzen vor, mit den eingesendeten Bauteilen in seiner Außendarstellung zu werben.