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Fallstudie

Mobilität der Zukunft: 3D-gedrucktes Bauteil für Wasserstoff-Rennwagen

Das Forze Hydrogen Racing Team hat sich der Mission verschrieben, das Potenzial von Wasserstoff als Kraftstoff der Zukunft zu zeigen. Für den Wasserstoff-Rennwagen Forze IX in Originalgröße erzielt unser spannungs- und chemikalienbeständiges Bauteil aus Hochleistungsmaterial eine 25 %-ige Gewichtseinsparung gegenüber Aluminium.
Das Fachwissen von Covestro im Bereich 3D-Druckstoffe und Verarbeitung half bei der Konstruktion des Akkugehäuses für diesen wasserstoffbetriebenen Rennwagen von Forze.
Task
Die Automobilindustrie ist bestrebt, ihren CO₂-Fußabdruck zu verringern, und Wasserstoff hat das Potenzial, eine der Schlüsseltechnologien dafür zu sein. Die Transformation von Mobilitätssystemen erfordert neue Designkonzepte, Produktionstechnologien und Lösungen für innovative Stoffe.

Forze ist ein Team von 50 Studierenden der Technischen Universität Delft in den Niederlanden. Das Team definiert die Grenzen der Automobiltechnologie neu, indem es wasserstoffbetriebene Rennwagen in Originalgröße entwirft, konstruiert und fährt. Dabei soll zum einen gezeigt werden, was Wasserstoff im Motorsport leisten kann, zum anderen aber auch, dass Wasserstoff für den gesamten Automobilsektor ein zukunftsfähiger Kraftstoff ist. Der nächste Rennwagen des Teams, der Forze IX, wird in der GT-Klasse an den Start gehen. Das Team wandte sich an uns, um unser Fachwissen in den Bereichen Verarbeitung und Materialentwicklung für eine der wichtigsten Komponenten des Fahrzeugs zu nutzen.
 

Die Zusammenarbeit mit Covestro ermöglichte uns den Einsatz des stereolithografischen 3D-Drucks für ein deutlich vereinfachtes Design des Akkugehäuses. Und dank Somos® Prototherm 12120 ist das Gehäuse 25 % leichter als eine Aluminiumkonstruktion und erfüllt dennoch alle strengen funktionalen Anforderungen an die Spannungs- und Chemikalienbeständigkeit.

Joost Spaanderman

Partnership Manager,Forze Hydrogen Racing

Challenge

Leistungsstarkes 3D-Druck Bauteil für Rennwagen

Mit Hilfe der additiven Fertigung lassen sich Kleinserienbauteile herstellen, die selbst extrem anspruchsvollen Bedingungen standhalten. Die besondere Herausforderung bestand darin, das Forze-Team mit unserem Fachwissen über Verarbeitung und Materialentwicklung bei einer kritischen Komponente zu unterstützen: dem Akkugehäuse. Der Akku ist ein äußerst komplexes Bauteil mit vielen Schnittstellen, das zudem extrem hohe Leistungsanforderungen erfüllen muss. Er muss einem Innendruck von 1,0 bar und einer Aufprallbelastung von 30 G standhalten können. Gleichzeitig musste das Material selbst eine hohe Chemikalienbeständigkeit gegen zwei unterschiedliche Arten von Kühlmittel aufweisen: Diala S4 ZX-I und Opticool-H. Das Gehäusedesign erforderte außerdem versenkte Stahlmuttern, damit sich dort keine Harzreste aus dem Druckprozess absetzen können; die Muttern mussten also nahtlos in die Aussparungen passen. Dies alles erforderte umfassende Fachkenntnisse in der Entwicklung der passenden Hochleistunsmaterialien speziell für 3D Drucktechnologien. 

Gemeinsam für eine bessere Welt: Treffen Sie uns auf der Formnext 2021!

Let’s go functional – right now!

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Wir freuen uns, dass unsere funktionalen 3D-Druckmaterialien die Hochleistungskriterien für Bauteile eines wasserstoffbetriebenen Rennwagens erfüllen. Wir tragen dazu bei, das Potenzial von Wasserstoff als Kraftstoff der Zukunft zu zeigen, indem wir die Grenzen dieser Technologie in einem Rennwagen in Originalgröße neu definieren.

Eric Romano

Product Manager Somos®,Covestro

Solution

Somos® Prototherm 12120 für den stereolithografischen 3D-Druck

Die Stereolithografie (SLA) ist ein 3D-Druckverfahren mit einem sehr hohen Grad an Designfreiheit für Hochleistungskomponenten. Dabei werden dünne Schichten eines Teils mit einem Harz gedruckt, das Schicht für Schicht mit UV-Licht ausgehärtet wird. Unser Team bei Covestro unterstützte Forze bei der Auswahl und Prüfung unseres Harzes Somos® Prototherm 12120 als geeignetes Material  für diese Aufgabe, da er vollständig auf Funktionalität ausgerichtet ist.
 
Wir haben beim Design der Komponenten eng mit Forze zusammengearbeitet und das Team beim Druck der Teile unterstützt. Das fertige Akkugehäuse erfüllt alle spezifizierten Kriterien, einschließlich der Fähigkeit, bei Beständigkeit gegen Kühlmittel sowohl dem Innendruck von 1,0 bar als auch einer Aufprallbelastung von 30 G standzuhalten. Ein weiterer Vorteil dieses Harzes ist, dass Bauteile daraus 25 % leichter sind als vergleichbare Konstruktionen aus Aluminium. 
 
Durch unser Fachwissens in 3D-Drucktechnologien und -materialien war Forze in der Lage, eine wichtige Rennwagenkomponente kosteneffizient zu produzieren und so die Transformation der Mobilität voranzutreiben. 
 

Wesentliche Vorteile

  • Leicht: Somos® Prototherm 12120 macht das Gehäuse aus Kunstharz 25 % leichter als ein vergleichbares aus Aluminium.
  • Vereinfachtes Design: Der SLA-3D-Druck ermöglicht Designfreiheit für Hochleistungskomponenten von Rennwagen.
  • Kooperativ: Unser Team unterstützte Forze sowohl bei der Prüfung und Verifizierung der Materialeigenschaften als auch beim Druck des Teils.
  • Fachwissen: Kunden profitieren von unserem Fachwissen über funktionelle Materialien für den 3D-Druck.
  • Visionär: Das Harz Somos® Prototherm 12120 hilft dabei, die Transformation der Mobilität durch SLA-3D-Druck voranzutreiben.

Unsere 3D-Druckstoffe können Automobilherstellern helfen, leichtere Fahrzeuge mit geringerem CO2-Ausstoß zu bauen.

3D-Druckstoffe für leichtere Fahrzeuge

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