Warum Mock-ups der Schlüssel zur Fahrzeugentwicklung sind: Visualisierung, Anpassung und Neukonzeption von Fahrzeugen, bevor sie in die Produktion gehen

Bei Mock-ups handelt es sich um maßstabsgetreue Modelle eines Entwurfs in Originalgröße, die für verschiedene Zwecke verwendet werden, z. B. zur Bewertung des ästhetischen Designs, zur Prüfung der Passform, für Produkttests, zur Demonstration, für den Schulung und für Werbung. In der Automobilindustrie reichen diese physischen Modelle von Autodesigns von einfachen Skizzen bis hin zu Prototypen in Originalgröße. Sie bestehen aus verschiedenen Materialien wie Ton, Schaumstoff, Kunststoff oder Metall und sind unerlässlich, um die Funktionalität, Ästhetik und Leistung neuer Fahrzeugkonzepte zu prüfen, bevor sie in Produktion gehen.

Mock-ups sind besonders wichtig für maßgefertigte Autokomponenten, da sie helfen können:

• Validierung der genauen Passgenauigkeit des Teils für das individuell entworfene Fahrzeug, bevor es in die Produktion geht;
• das Risiko von Fehlern, Mängeln und Nacharbeiten zu verringern und damit Zeit und Geld zu sparen;
• die Flexibilität und Innovationskraft der Konstruktion zu erhöhen, indem komplexere und einzigartige Geometrien und Funktionen ermöglicht werden;
• Optimierung des Bestands- und Lieferkettenmanagements, indem der Bedarf an Lagerung und Transport von großen und schweren Teilen reduziert wird;
• Befriedigung der Kundenbedürfnisse und -präferenzen durch mehr Personalisierungs- und Anpassungsoptionen.

Die Auswirkungen des 3D-Drucks auf Modelle und Prototypen in Originalgröße in der Automobilindustrie

Die großformatige additive Fertigung (Large Format Additive Manufacturing, LFAM) ist eine innovative Technologie, die es ermöglicht, grosse Teile oder Strukturen durch das Auftragen von Materialschichten (z. B. Kunststoff, Metall oder Verbundwerkstoffe) mit Hilfe eines Druckkopfes herzustellen, der durch eine Slicing- und Automatisierungssoftware gesteuert wird.

Da herkömmliche Methoden zur Herstellung von Modellen kostspielig, zeitaufwändig und verschwenderisch sein können, werden LFAM-Systeme zunehmend für diese spezielle Anwendung eingesetzt. Durch den Einsatz von 3D-Grossdruckern kann die Produktions- und Lieferkette von Automobilmodellen von mehreren Vorteilen profitieren, wie z. B:

• Schnellere und effizientere Fertigung, da LFAM-Systeme große Teile in einem Stück drucken können, ohne dass Gussformen, Werkzeuge oder Montagearbeiten erforderlich sind;
• Geringerer Materialabfall und geringere Kosten, insbesondere durch den Einsatz von granulatbasiertem Druck, der billiger und nachhaltiger ist als filamentbasierte Verfahren;
• Verbesserte Qualität und Genauigkeit, da LFAM-Benutzer komplexe Geometrien und feine Details herstellen können, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer oder gar nicht zu erreichen sind;
• Größere Designfreiheit und Innovation, da diese Technologie die Erforschung neuer Formen, Gestalten und Funktionen ermöglicht, die nicht durch herkömmliche Fertigungsbeschränkungen eingeschränkt sind.

Je nach Zweck und Komplexität des Entwurfs können großformatige additive Fertigungssysteme für Mock-ups in verschiedenen Phasen des Produktionsprozesses eingesetzt werden:

• Für den konzeptionellen Entwurf durch die schnelle Erstellung grober Modelle neuer Ideen, um die Machbarkeit, Funktionalität und Ästhetik des Entwurfs zu testen;
• Für das detaillierte Design, indem wir helfen, die Modelle mit mehr Details, Genauigkeit und Realismus zu verfeinern, um die Leistung, Haltbarkeit und Ergonomie des Designs zu bewerten;
• Für die Präsentation und das Marketing werden realistische und attraktive Modelle des endgültigen Entwurfs erstellt, um potenziellen Kunden, Investoren und Partnern die Merkmale, Vorteile und den Wert des Produkts zu präsentieren.

Caracol und Titans of CNC arbeiten gemeinsam an einem 3D-gedruckten Mock-up des Kühlergrills für einen 1968er Chevrolet C10, der von Gas Monkey Garage in Dallas, Texas, gebaut wurde.

Titans of CNC ist ein in den USA ansässiges Unternehmen, das Werkzeuge und Ausrüstung für CNC-Hersteller liefert. Die erfahrenen CNC-Techniker und -Ingenieure des Unternehmens haben das Team von Gas Monkey Garage bei der Entwicklung des Kühlergrills für ein Spezialfahrzeug unterstützt. Caracol beteiligte sich an dem Projekt mit dem 3D-Druck eines 1:1-Modells aus kohlenstofffaserverstärktem ABS zur Designvalidierung und Passformprüfung, um eine möglichst präzise und effektive Produktion der endgültigen Aluminiumkomponente zu gewährleisten. Das Ergebnis war eine bessere Passformqualität und Kosteneffizienz bei kürzerer Vorlaufzeit im Vergleich zu herkömmlichen Methoden.

Um herkömmliche Fertigungsmethoden wie das Metallfräsen zu ersetzen, musste zunächst die Geometrie mit einem Design for Additive Manufacturing (DfAM) Ansatz optimiert und neu gestaltet werden. Das Team von Caracol stellte ein 3D-Modell zur Feinabstimmung des konstruierten Teils zur Verfügung, um alle Vorteile der additiven Fertigung zu maximieren. Mit der patentierten Eidos Manufacturing Software des Unternehmens wurden auch der 3D-Druckpfad und die Parameter optimiert, um eine möglichst detaillierte und präzise Produktion des einteiligen Modells zu gewährleisten. Ein hohes Maß an Detailtreue und Realismus wurde ohne strukturelle Nachbearbeitungsmaßnahmen erreicht, die lediglich das Schleifen und Lackieren des Teils umfassten. Die Passgenauigkeitsprüfung ermöglichte es, kleine Konstruktionsverbesserungen zu erkennen, die bei der Konstruktion des fertigen Teils erforderlich waren, und so Fehler und potenziellen Ausschuss zu vermeiden, der durch eine falsche Konstruktion entstanden wäre.

Das 1900 x 300 x 500 mm große Frontgitter-Mock-up wurde in einem Stück mit einem Heron AM 300 unter Verwendung des Hochpräzisionsdruckkopfes hergestellt. Der Produktionszyklus dauerte 10 Stunden und führte zu einer Verringerung der Produktionszeit um 70 % und einer Kostenersparnis von 60 % im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden.