BMW Group nutzt WAAM-Technologie von MX3D

Wie Edward Wakefield auf der Website VoxelMatters berichtet, nutzt die BMW Group die WAAM-Technologie von MX3D - am Additive Manufacturing Campus in Oberschleißheim - um metallische Fahrzeugkomponenten und Werkzeuge herzustellen.

WAAM-Bauteile sind leichter und stabiler

Durch den Einsatz von WAAM können Bauteile leichter und stabiler hergestellt werden als vergleichbare Druckgussteile, die derzeit in Serienproduktion gefertigt werden. Dank eines geringeren Energiebedarfs und weniger Materialabfall können sie zudem nachhaltiger produziert werden. BMW plant, in Zukunft mit WAAM gefertigte Bauteile in Serienfahrzeugen einzusetzen.

WAAM ist besonders für größere Bauteile geeignet

Durch die große Breite und Höhe einer einzelnen Schweißnaht können Bauteile mit WAAM extrem schnell gefertigt werden. Im Gegensatz zum Laserstrahlschmelzen, das bei der BMW Group bereits in der Prototypen- und Kleinserienfertigung eingesetzt wird, ist WAAM besonders für größere Bauteile geeignet. Die typischen Wandstärken sind für Bauteile im Karosserie-, Antriebs- und Fahrwerksbereich gut geeignet. Aber auch Werkzeuge und Vorrichtungen können mit diesem Verfahren, das auch in der Luftfahrt weit verbreitet ist, hergestellt werden.

Der Additive Manufacturing Campus

Die BMW Group, die auf mehr als 30 Jahre Erfahrung im 3D-Druck zurückblickt, verfolgt dieses Verfahren auf dem Additive Manufacturing Campus in Oberschleißheim, wo sie Produktion, Forschung und Ausbildung in diesem Bereich unter einem Dach gebündelt hat. Seit 2015 befassen sich die Mitarbeiter der BMW Group mit dem WAAM-Verfahren. Seit 2021 ist auf dem Campus eine WAAM-Zelle zur Herstellung von Testbauteilen im Einsatz.

Eines dieser Anwendungsbeispiele ist ein Federbeinträger, der in umfangreichen Tests auf dem Prüfstand mit dem Serienbauteil aus Aluminiumdruckguss verglichen wird. "Bereits in diesem frühen Stadium zeigt sich, dass das WAAM-Verfahren zu geringeren Emissionen im Produktionsprozess führen kann. Durch das geringere Gewicht der Bauteile, den vorteilhaften Materialeinsatz und die Möglichkeit, erneuerbare Energien zu nutzen, können die Bauteile effizienter produziert werden", so Jens Ertel, Leiter BMW Additive Manufacturing. Der nächste Schritt ist die Prüfung der Komponenten im Fahrzeug, die in Kürze beginnen wird.

Algorithmen zur Auslegung optimierter Bauteile

Die BMW Group treibt den Einsatz von generativem Design weiter voran. Dabei werden Algorithmen eingesetzt, um optimierte Bauteile auf Basis spezifischer Anforderungen zu entwerfen. Diese Algorithmen werden in enger Zusammenarbeit mit interdisziplinären Teams entwickelt und sind zum Teil von evolutionären Prozessen in der Natur inspiriert. Wie bei bionischen Strukturen wird im ersten Schritt nur das Material verwendet, das für die Topologie des Bauteils erforderlich ist, und bei der Feinabstimmung im zweiten Schritt wird das Bauteil nur dort verstärkt, wo es notwendig ist. Dies führt letztlich zu leichteren und steiferen Bauteilen sowie zu einer höheren Effizienz und verbesserten Fahrzeugdynamik.

"Es ist beeindruckend zu sehen, wie sich die WAAM-Technologie von der Forschung zu einem flexiblen Werkzeug nicht nur für Test-, sondern auch für Serienbauteile entwickelt hat. Durch den Einsatz von generativen Entwurfsmethoden können wir die Gestaltungsfreiheit und damit das Potenzial der Technologie voll ausschöpfen. Das war noch vor wenigen Jahren undenkbar", so Karol Virsik, Leiter der BMW Group Fahrzeugforschung.

Komplementäre Produktionsverfahren

Nach Ansicht von BMW stehen die verschiedenen additiven Fertigungsverfahren nicht zwangsläufig in Konkurrenz zueinander, sondern sind viel mehr als komplementär zu betrachten. So wird das Laserstrahlschmelzen bei der Herstellung von Teilen mit hoher Detailauflösung weiterhin vorteilhafter sein als das WAAM-Verfahren. In Bezug auf die mögliche Bauteilgröße und die Abscheiderate ist WAAM jedoch überlegen.

Die BMW Group plant zunächst eine zentrale WAAM-Fertigung von Bauteilen in Oberschleißheim, in Zukunft ist aber auch eine Fertigung an anderen Standorten und die Nutzung der Technologie durch Zulieferer möglich. Darüber hinaus erforscht das Unternehmen die Fertigung einzelner Komponenten direkt am Band mit diesem Verfahren und die Herstellung verschiedener Teile ohne neue Werkzeuge, einfach durch Änderung der Software. Die Nachhaltigkeit kann auch durch den verstärkten Einsatz von recycelten Metallen weiter verbessert werden.

Quelle: www.voxelmatters.com