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Die Briggs Automotive Company (BAC) aus Liverpool entwickelt und baut den BAC Mono, einen für den Straßenverkehr zugelassenen Rennwagen, der nur etwa 570 Kilogramm wiegt. Um die Fahreigenschaften zu optimieren, sucht das Unternehmen stets nach weiteren Möglichkeiten, Gewicht einzusparen.
Dank der Generative Design Technologie gelang es BAC, bei der neuesten Version des Fahrzeugs weitere 4,8 Kilogramm einzusparen. Während rund 40 Teile des Autos per 3D-Druck hergestellt werden, wurden die neuen Räder mit einer gewöhnlichen 5-Achsen-Fräsmaschine gefertigt.
„Unsere Preise sind hoch und unsere Stückzahlen gering. Daher können wir auch aufwendige Komponenten verbauen“, meint Ian Briggs, Mitgründer und Konstruktionsleiter von BAC. Um höchsten Ansprüchen gerecht zu werden, setzt das Unternehmen auf neue und zugleich kostspielige Fertigungsverfahren (beispielsweise die additive Fertigung) und hochwertige Materialien (wie graphenverstärkte Carbonfasern).
Das neue generativ konstruierte Rad von BAC wurde auf einer 5-Achsen-Fräse gefertigt. Bild: BAC
Da ein geringes Gewicht die Fahreigenschaften verbessert, setzte BAC das generative Design für eine Optimierung von Autorädern ein. Die Konstrukteure erstellten zuerst ein Lastenheft mit den erforderlichen Randbedingungen, und wählten dann den Werkstoff (in diesem Fall Aluminium) und das gewünschte Fertigungsverfahren, also 5-Achsen-Fräsen. Anhand dieser Eckpunkte generiert die Technologie des generativen Designs eine große Anzahl von Konstruktionsvarianten.
Ein weiterer wichtiger Faktor war die Optik der Felge. BAC wollte eine Weiterentwicklung auf Basis der vorherigen Verison. Das neue Rad sollte leichter sein, aber zugleich auch die Marke verkörpern. Um beide Ziele zu erreichen, war die neue Konstruktion im Hinblick auf optimale Materialverteilung etwas eingeschränkt. Das Fertigungsverfahren hatte ebenfalls großen Einfluss auf die Konstruktion. Generatives Design und 3D-Druck ergänzen sich gegenseitig hervorragend, wegen der Herstellbarkeit spielen aber auch andere Gesichtspunkte eine Rolle.
Einige mit Fusion 360 und generativem Design erstellte Konstruktionen für 2 1/2 Achsen und 3 Achsen. Bild: BAC
„Wenn Sie dem generativen Design keine Grenzen setzen, kommen Strukturen heraus, die nur mit 3D-Druck gefertigt werden können“, erklärt Ian. Die neuen Räder mussten aber in größeren Stückzahlen hergestellt werden. Hier ist eine Fertigung mit konventionellem Fräsen günstiger. BAC legte die Fertigungsparameter für die 5-Achsen-CNC-Fräse fest. Dieses Verfahren bot mehr Möglichkeiten als die mit 3-Achsen-Maschinen gefertigten Vorgängerversionen.
Mit einem Gewicht von nur 2,2kg entwickelte BAC eine Felge, die um beeindruckende 35% leichter ist als seine Vorgängerversion und auf einer konventionellen CNC-Fräse hergestellt werden konnte. Noch wichtiger aber ist, dass das neue Rad nicht nur leichter ist, sondern auch die strukturellen Anforderungen für die Zulassung und Zertifizierung in Europa erfüllt.
Das Auto hat 400 Teile, die aus Aluminium mit einer 3- oder 5-Achsen-Fräsmaschine gefertigt werden. Das Gewicht all dieser Komponenten könnte mit generativem Design zu recht moderaten Kosten reduziert werden. Denn bisher werden sie bereits gefräst. Daher wäre für uns der nächste logische Schritt, sie nach wie vor zu fräsen und mithilfe von generativem Design das Gewicht weiter zu reduzieren. Wenn wir die Konstruktion optimieren und Gewicht sparen können und dabei das bisherige Fertigungsverfahren beibehalten können, ist dies ein guter Deal. Das erscheint uns bereits heute praktikabel.
—Ian Briggs, Miteigentümer und Design Director, Briggs Automotive Company
Generatives Design ist eine bahnbrechende Technologie, die das Potenzial besitzt, den heutigen Stand der Technik bei Konstruktion und Fertigung zu verändern. Designer, Konstrukteure oder Ingenieure werden nicht länger durch ihre Vorstellungskraft, durch bisherige Konstruktionen oder Erfahrungen eingeschränkt.