US-Bobs mit 3D-gedruckten Teilen
Maßgeschneiderte 3D-gedruckte Bauteile aus Verbundwerkstoffen sollen die Leistungsfähigkeit der Rennbobs vom Team USA verbessern
Der 3D-Druck von Teilen eines professionellen Rennbobs gehört zu den neuesten und anspruchsvollsten Beispielen für die erfolgreiche Kombination von Additiver Fertigung und Wintersport. Schließlich zählt der Bobsport aufgrund der hohen Geschwindigkeiten und Belastungen zu den spektakulärsten Wintersportarten.
Ein Schlüsselelement, das über den Erfolg eines Bobteams entscheidet, ist der Start. In der ersten Phase des Rennens laufen die Bobfahrer neben und hinter dem Schlitten her und schieben ihn an, um die maximale Geschwindigkeit zu erreichen. Zu diesem Zweck hat das US-Bob/Skeleton-Team (USABS) vor kurzem ein Projekt zum Bau neuer Bobs für die nächsten Olympischen Winterspiele im Jahr 2026 gestartet.
Das amerikanische Unternehmen CRP USA, das sich auf 3D-Druckdienstleistungen unter Verwendung von Windform-Hochleistungsmaterialien spezialisiert hat, ist einer der wichtigsten Partner in diesem Projekt und hat sich verpflichtet, das USABS-Team mit funktionellen Teilen für die Rennbobs zu versorgen.
3D-Druck für Schiebegriffe, Haltegriffe und Sitze eingesetzt
Zu den im 3D-Druck hergestellten Teilen von CRP USA gehören Schiebegriffe, Haltegriffe und Sitze. Alle diese Teile werden aus Windform Materialien hergestellt: die Schiebegriffe aus Windform SP, die Haltegriffe und Sitze aus Windform XT 2.0. Die vom italienischen Unternehmen CRP Technology entwickelten Windform XT 2.0 und Windform SP sind zwei kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe aus der Top Line der Windform-Materialien für den professionellen 3D-Druck mit selektivem Lasersintern.
„Für uns“, so van den Berg, „liegt der große Vorteil des 3D-Drucks darin, dass keine Formen benötigt werden, so dass man sehr viel Zeit spart und die Kosten viel niedriger bleiben. Ganz zu schweigen von der Lieferung der Teile, die sehr schnell erfolgt, eben weil man sich nicht an den Zeitplan des Spritzgusses halten muss. Außerdem können mit dem 3D-Druck komplexere Teile und Komponenten hergestellt werden.“
Extrem hohe Belastbarkeit erforderlich
Auf die Frage, was die kritischen Probleme waren, denen sich das USABS-Team stellen musste und die es dank des 3D-Drucks und der Windform-Verbundwerkstoffe überwinden konnte, antwortet Marc van den Berg: „Die wichtigste Vorgabe war die Einhaltung der Vorschriften der Olympischen Sportbehörde in Bezug auf die Form und Größe der Teile.“ Ein weiterer kritischer Punkt war die Belastbarkeit.
„Bei jedem Rennen wirken während des Starts enorme Kräfte auf den Bob“, so van den Berg weiter. Außerdem muss mit Stürzen gerechnet werden. Aus diesen Gründen müssen die Konstruktionsmaterialien der verschiedenen Teile eine hohe Flexibilität und Festigkeit aufweisen, damit die Teile nicht brechen oder nachgeben.“
Individuelle Schiebegriffe für maximale Leistung
Die Herstellung von Schiebegriffen ist ein hervorragendes Beispiel für die Effizienz des 3D-Druckverfahrens. Nathanael „Nate“ Baker, Senior Project Coordinator bei CRP USA, kommentiert: „Für das USABS-Team war es notwendig, die Schiebegriffe einfach herstellen zu können, aber das ist nicht alles: Sie mussten für jeden Athleten individuell angepasst werden und auch der Austausch sollte einfach sein.“
Nach einer eingehenden Studie ermittelten die Mitarbeiter von CRP USA Windform SP als das am besten geeignete Konstruktionsmaterial für die Schiebegriffe, da es über hervorragende Stoß-, Vibrations- und Verformungsbeständigkeit verfügt. Einige der Eckdaten des Materials: Dichte 20 °C 1,106 g/cm3; Schmelzpunkt 193 °C; HDT 1,82 MPa 186,5 °C; Zugfestigkeit 76,10 MPa; Bruchdehnung 11,38 %.
Nach der Herstellung der Griffe aus Windform SP lieferte CRP USA sie an das USABS-Team und erhielt viel Lob für die rasche Produktion und Lieferung. Marc van den Berg und das USABS-Team konnten so die Teile in Rekordzeit untersuchen, testen und an ihre Anforderungen anpassen. Van den Berg: „Wir haben die neuen Schiebegriffe getestet, um ihre Belastbarkeit und Ergonomie zu bewerten. Wir haben mehrere Iterationen durchgeführt, bis wir das für uns optimale Ergebnis erzielt hatten. Da wir keine teuren Formen bauen mussten, konnten wir in kurzer Zeit mehrere Tests mit verschiedenen Formen durchführen.“
Test im Rennen mit Bravour bestanden
Ein offizielles Testprogramm dafür gibt es nicht. Marc van den Berg: „Wir montieren die Teile und setzen sie im Rennen ein. Und genau das haben wir mit den aus Windform gedruckten Teilen getan, das heißt, dass der Sitz, der Haltegriff und der hintere Schiebegriff in einem echten Rennen getestet wurden.“
Van den Berg und das USABS-Team waren von der Leistung der Schiebegriffe aus Windform SP beeindruckt. „Die größte Anforderung an die hinteren Schiebegriffe“, fügt Marc hinzu, „ist, dass sie im Falle eines Sturzes intakt bleiben, und genau das ist im Rennen passiert: Der Bob stürzte, aber die Griffe gingen nicht kaputt.“
„Das Endergebnis war perfekt, einschließlich der schnellen Lieferung und der endlosen Möglichkeiten. Wir hoffen, dass wir in Zukunft noch andere Teile im 3D-Druck herstellen werden, vielleicht sogar einen kompletten Bob“, erklärt van den Berg.
3D-gedruckte Bauteile aus Windform haben sich übrigens nicht nur bei Bobsport, sondern auch im Motorsport und sogar im Weltraum bewährt. gk
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