3D-gedruckter Stahlrahmen

1. März 2022

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Der University Nebrija und ArcelorMittal ist es gelungen einen Stahlrahmen im 3D-Druck-Verfahren herzustellen, der sehr leicht ist, dabei aber auch die nötige Steifigkeit aufweist.

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Der University Nebrija und ArcelorMittal ist es gelungen einen Stahlrahmen im 3D-Druck-Verfahren herzustellen, der sehr leicht ist, dabei aber auch die nötige Steifigkeit aufweist.

Stahl oder Alu? – Vor- und Nateile

Üblicherweise nutzen Motorradhersteller Stahl oder Aluminium für das Herstellen von Motorradrahmen. Stahlrahmen sind schwerer, aber kostengünstiger als Aluminiumrahmen, die wiederum teurer, aber leichter sind.

Die Nebrija Universität aus Madrid hat sich mit dem Stahlunternehmen ArcelorMittal zusammengetan und eine mögliche Lösung entwickelt, ein sehr leichter Stahlrahmen aus dem 3D-Drucker.

“Wir hatten die neue Form mehr oder weniger mit unseren Algorithmen erreicht”, räumte der Maschinenbauingenieur der Universität Nebrija, Sergio Corbera, ein. “Die Möglichkeit, hohle Teile zu erzeugen, war die größte Unbekannte beim 3D-Druck von Metall. Wir sprechen hier von Wandstärken zwischen 0,8 und 1 Millimeter im Chassis.”

Hohle Rohre, dünne Wandstärken

Diese dünne Wandstärke, die so mit Aluminium nicht möglich wäre, war letztlich der Schlüssel für den Rahmen. Dadurch erreichte man eine extrem leichte Konstruktion, die trotzdem die nötige Steifigkeit aufweist. Mit den Daten der 3D-gedruckten Rohre erstellte man einen Algorithmus, der dann automatisch die geometrische Form für den Rahmen erstellte.

“Die Simulationen deuten darauf hin, dass wir ein sehr ausgewogenes Chassis erreicht haben, das ein sehr gutes Verhalten des Motorrads auf der Rennstrecke ermöglicht”, so Corbera. “Wir haben eine neue Fertigungstechnologie (3D-Druck) für diesen Sektor angewandt, mit einem Material, das so aussehen könnte, wie es zuvor in dieser Branche üblich war, und mit geometrischen Formen, die mit dem Üblichen brechen”

Für den 3D-Druck wurde auch keine neue Stahllegierung entwickelt, man verwendete ein Standard-Stahlpulver. Dadurch sollte es für Motorradhersteller sehr leicht sein, selbst dieses Verfahren anzuwenden, ohne erst eine spezielle Metallmischung entwickeln zu müssen.

“Unser Stahlrahmen wiegt etwa 3,8 Kilo”, bemerkte Paula Rodriguez, Forschungs- und Entwicklungsingenieurin bei ArcelorMittal. “Ein hochwertiger Aluminiumrahmen der großen Motorradhersteller wiegt nicht unter 5 Kilo, während die anderen Stahlrahmen etwa 6 bis 7 Kilo wiegen. Das scheint ein kleiner Unterschied zu sein, aber bei einem Teil wie diesem ist es eine enorme Ersparnis.”