Ob es um kleine personalisierte Figuren oder um Bauteile für Roboter, Flugzeuge oder Motorräder geht: Im 3D-Druck liegt die Zukunft der Fertigung. Die Airbus-Group-Tochterfirma APWorks bietet ihren Kunden aus Luftfahrt, Automobilbau und Robotik bionisch optimierte Metall-Komponenten aus dem Drucker. Jetzt zeigen die Münchner mit einem Elektromotorrad, welche Möglichkeiten diese Technologie heute schon bietet. Der fahrfertige Motorrad- Prototyp wiegt 35 kg, wovon der Rahmen gerade einmal sechs kg ausmacht. Verglichen zu anderen Elektromotorrädern dieser Klasse eine Gewichtsersparnis von 30 Prozent.
Ein sechs kW starker Elektromotor beschleunigt das Zweirad in wenigen Sekunden auf 80 km/h. Hergestellt wurde es aus Milliarden Partikeln einer speziellen Aluminium-Legierung, die von einem Laserstrahl verschweißt wurden. Ermöglicht wurde das geringe Gewicht durch neueste Produktions- und Designtechnologien: Ein Großrechner fand Algorithmen-basiert die bestmögliche Struktur, um die bei der Fahrt auftretenden Belastungen aufzunehmen. Das Ergebnis erinnert nicht zufällig an ein Exoskelett – laut APWorks wurde ein Algorithmus angewandt, der bionisch arbeitet: Natürliche Wachstumsprozesse geben dabei vor, welche Lastpfade stärker auszuführen sind, und welche weniger stark.
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Das Ergebnis der Optimierung erinnert nur noch entfernt an ein Motorrad, wie man es heute kennt. „Eine derart komplex verzweigte Hohlstruktur ist mit konventionellen Herstellungsprozessen wie beispielsweise dem Schweißen oder Fräsen nicht realisierbar“, erläutert Joachim Zettler, Geschäftsführer der Airbus APWorks GmbH, das Ergebnis der Berechnungen. Dank der Fortschritte im Bereich der additiven Fertigung, wie Fachleute den 3D-Druck nennen, konnten die aufwändige bionische Konstruktion von APWorks dagegen unverändert realisiert werden. Die additive Fertigung ermöglicht die Produktion von Bauteilen mit wesentlich weniger Einschränkungen, als dies traditionelle Herstellungsverfahren mit sich bringen.
So entstand der Rahmen aus tausenden 60 Mikrometer dünnen Schichten. Der Gestaltung waren dabei keine Grenzen gesetzt: So können Kabel und Leitungen durch die Hohlstruktur laufen, sämtliche Anschraubpunkte integriert werden – all das sorgt dafür, dass der Rahmen über 30 Prozent leichter als bisherige Konstruktionen ausgeführt werden konnte. „Die Vorteile der additiven Fertigung konnten durch unsere eigene Materialentwicklung Scalmalloy noch ausgeweitet werden“, sagt Joachim Zettler.
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Scalmalloy ist eine korrosionsbeständige Aluminiumlegierung mit nahezu der spezifischen Festigkeit von Titan. Speziell entwickelt für die additive Fertigung, kombiniert Scalmalloy eine hohe Festigkeit mit einem außergewöhnlichen Maß an Duktilität. Das bedeutet, dass sich der Werkstoff erst verformt, bevor er zerbricht. Diese Kombination macht ihn interessant für zahlreiche Anwendungen in der Robotik, Automobilbranche und Luft- und Raumfahrt.
Was nach Zukunftsmusik klingt, ist bereits (teure) Realität: Eine auf 50 Stück limitierte Version zum Preis von 50.000 Euro kann ab sofort auf lightrider.apworks.de vorbestellt werden.