AP Racing erweitert seine Geschäftszweige mithilfe von 3D-Druck

Der Antrieb für das perfekte Verkaufstool

AP Racing, ein Fahrzeughersteller für leistungsstarke Brems- und Kupplungsanlagen für Straßen- und Rennfahrzeuge mit Sitz im Vereinigten Königreich, war seit 1967 bei jeder Formel-1-Meisterschaft dabei. In der stetigen Bemühung darum, für seine Kunden Grenzen zu überwinden, richtete AP Racing seine ersten internen 3D-Druckmöglichkeiten vor über 15 Jahren für das Prototyping von Bauteilen ein. Längst schon hat AP Racing auch begonnen, 3D-Druck für Werkzeugbau und die Fertigung endgültiger Produktionsteile einzusetzen.

Um das Geschäft mit einem prominenten F1-Kunden zu sichern, entschied sich unser Team für die Ausarbeitung eines 3D-gedruckten Modells der Finite-Elemente-Analyse einer Kupplungskomponente. Das Modell war so präzise und lebensecht, dass der Kunde die Entwurfsentscheidungen sofort verstand und die Bestellung aufgab.“

John Schoon, Senior-Entwicklungsingenieur, AP Racing

Bald darauf wurde der Wettbewerb aber aggressiver und die Aufträge wurden anspruchsvoller. Zudem ist die Entwicklung einer Brems- oder Kupplungsanlage höchst komplex und umfasst Bauteile, die dynamischen Lasten mit hohen anfänglichen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Bei der Entwicklung von Komponenten, wie z. B. Bremssätteln, führt das Team von AP Racing zur Überprüfung eine Finite-Elemente-Analyse (FE-Analyse) durch. Bei der FE-Analyse werden die Komponenten in Elemente aufgelöst, um zu simulieren, wie sich die Spannungen auf Material und Aufbau auswirken. Die Analyse ist wesentlich, um die ideale Funktionsweise von Bremsen und Kupplungen innerhalb eines Wagens festzustellen, zu verstehen, wie die Lasten in einer Komponente verteilt sind. Um die Lösungen besser darstellen und sich von anderen absetzen zu können, brauchte AP Racing eine Technologie, mit der gleichzeitig höchst detailreiche Modelle (0,014 mm Auflösung), präzise Vollfarb-Prototypen sowie fortschrittliche Multimaterial-Werkzeuge erstellen konnte.

3D-gedrucktes Bremssattelmodell

Digitale FE-Analyse des Bremssattelmodells.

Ideen zum Leben erwecken

Damit die Kunden die hervorragenden Eigenschaften der Bauteile von AP Racing nachvollziehen zu können, begann das Unternehmen, Prototypen mit einem 3D-Drucker Stratasys J750™, dem einzigen Vollfarb-Multimaterial-3D-Drucker der Welt, zu drucken. AP Racing kann jetzt die Szenarien der FE-Analyse 3D-drucken, um potenziellen Kunden die Vorzüge der Entwürfe zu veranschaulichen. „Um das Geschäft mit einem prominenten F1-Kunden zu sichern, entschied sich unser Team für die Ausarbeitung eines 3D-gedruckten Modells der Finite-Elemente-Analyse einer Kupplungskomponente“, erklärt John Schoon, Senior-Entwicklungsingenieur bei AP Racing. Mit dem J750 konnten wir ein Vollfarb-Multimaterial-3D-Modell des gesamten Szenariums der FE-Analyse eines Kupplungskorbs fertigen. Das Modell war so präzise und mit so lebhaften Farben definiert, dass der Kunde die Entwurfsentscheidungen sofort verstand und die Bestellung aufgab.“

Damit die Kunden die hervorragenden Eigenschaften der Bauteile von AP Racing nachvollziehen zu können, begann das Unternehmen, Prototypen mit einem 3D-Drucker Stratasys J750, dem einzigen Vollfarb-Multimaterial-3D-Drucker der Welt, zu drucken.

Mit einem 3D-Drucker Stratasys J750 3D-gedrucktes Szenarium der FE-Analyse eines Bremssattelmodells.

Effizienz auf Hochtouren

In der Vergangenheit musste AP Racing Prototypen von Bremssätteln fräsen und teure, erheblich lange Vorlaufzeiten in Kauf nehmen müssen. Mit dem internen J750 kann jetzt ein Prototyp für einen Bremssattel innerhalb von nur 24 Stunden gefertigt werden. Das ist eine erhebliche Zeiteinsparung, ohne dabei Abstriche bei der Präzision machen zu müssen.

„Im Falle eines Bremssattelprototyps ist Präzision absolut Grundlegend, da wir die Passprüfungen für interne Komponenten, wie Dichtungen, Kolben, Befestigungen und Bremsbelege daran überprüfen“, erläutert Schoon. „Früher waren wir in der Funktionsweise der 3D-gedruckten Bremssattelprototypen eingeschränkt. Mit dem J750 können wir jedoch höchst präzise Prototypen fertigen. Die Tatsache, dass wir mehrere Materialien auf einmal drucken können, hat uns ermöglicht, an den Bremssattelprototypen funktionsfähige Gewinde zu erstellen, um sie genauer innerhalb der Fahrzeugaufhängung testen und potenzielle Probleme sehr viel früher im Entwurfsprozess erkennen zu können. Das ist für den Erfolg unsere Entwicklungen von wesentlicher Bedeutung.“

AP Racing hat auch durch innovativen und fortschrittlichen Werkzeugbau mithilfe des Stratasys J750 an Effizienz gewonnen. Fast alle von AP Racing erstellten Werkzeuge werden nur einmal genutzt. Das Team war ursprünglich von externen Lieferanten abhängig und mussten häufig hohe Kosten und lange Vorlaufzeiten von mehreren Wochen in Kauf nehmen. Jetzt können mit dem J750 3D-gedruckte Werkzeuge zu einem Bruchteil der Kosten und innerhalb von 24 Stunden gefertigt werden.

Auch die Produktionszeiten und -kosten für lasergeätzte Befestigungen werden von AP Racing gesenkt. Die einzelnen lasergeätzen Befestigungen sind höchst komplex. Deshalb ist der Zugang zu individuell gestalteten, wiederholbaren Befestigungen mit präziser Positionierung von unschätzbarem Wert. Der Einsatz traditioneller Verfahren war teuer, und das Team von Schoon entwickelte deshalb ein 3D-gedrucktes Kunststoffmodell, das die Produktion beschleunigte und das Unternehmen nur 100 £ kostete.

Weitere Zielflaggen in Sicht

Das erweiterte Potenzial durch den J750 trägt zu einer rosigen Zukunft für AP Racing bei. „Additive Fertigung bietet uns die Entwurfsfreiheit, um individuell gestaltete Werkzeuge in kleiner Auflage zu erstellen, auf die wir früher nie gekommen wären“, sagt Schoon. „Wir können verschiedene Materialanforderungen erfüllen, damit die Werkzeuge mit Sicherheit den Ansprüchen genügen. Wir können festes ABS mit Agilus30™ vermischen, um zuverlässige, bereits mit gummiartigem Material beschichtete Werkzeuge fertigen, durch die Schäden an einem Produktionsteil vermieden werden, das lackiert werden soll.“

Schoon hat noch großartige Dinge für die Produktentwicklung des Unternehmens vor Augen. „Es ist überflüssig zu erwähnen, dass ich aufgrund der mittlerweile umfangreichen Einbindung dieser Technologie in unseren Verfahren und der messbaren Vorteile, die wir daraus ziehen, zweifelsohne künftig eine vermehrte Nutzung anvisiere.“