Kolben aus dem Drucker

3D Drucker sind nicht mehr ganz so selten und finden sich heutzutage in einigen ambitionierten Hobbygaragen wieder. Für 2000 Euro kriegt man schon so ein sperriges Ding, dass dann nach 2 Stunden einen selbst-designten Kaffeebecher ausdrucken kann. Dazu wird meist ein Plastikfaden geschmolzen. 3D Drucker werden dafür geschätzt, dass man einzelne Bauteile mal eben auf die Schnelle herstellen kann. Bei vielen Fertigungsverfahren sind mehrere Arbeitsschritte nötig. Töpfern Sie mal eine Vase, gießen Sie mal einen Mountainbike-Handbremshebel oder laminieren Sie mal einen Bootsrumpf aus GFK. Sie müssen sich erst eine Form bauen, dann die Negativform abnehmen und wenn die so weit ist, können Sie anfangen… Der 3D-Druck verspricht auf Tastendruck das fertige Produkt. Wobei auf die Schnelle…

Die Stuttgarter Sportwagenschmiede hat sich jetzt an ein Extrembauteil gewagt. Die Kolben ihrer Verbrennungsmotoren werden schon hochbelastet. Es sollte aber gleich das Top-Modell sein, wenn schon denn schon. Der 700 PS starke GT2 RS musste herhalten und in dessen Motor wurden anstelle der geschmiedeten Mahle Kolben nun Kolben aus dem Drucker eingesetzt.

Allerdings beließen es die Ingenieure nicht bei einer 1:1 Kopie des regulären Schmiedekolbens. Die Vorteile des 3D Drucks wollte man ausloten. Denn, egal ob geschmiedet oder gegossen, wenn man um die Ecke will, wird es schwierig – denn das Bauteil muss sich schließlich nach dem Erhärten (Gießverfahren) wieder aus der Form nehmen lassen oder bedenken, dass das Schneidwerkzeug (spannende Verfahren, CNC-Fräse) nicht um die Ecke schneiden kann.

Cooling ducts in piston crown
Ziemlich filigran und mit integriertem Kühlkanal im Kolbenboden. Experimental GT2 RS Kolben 3D-gedruckt im LSF-Verfahren

Aber hält das auch? Diese Metallpulverkörner, die im LMF Verfahren (Laser Metal Fusion) Schicht für Schicht aufgetragen werden? Es sind ca. 1200 Schichten für den ca. 7 Zentimeter hohen Kolben. Wenn man das umrechnet, käme man auf über 400 dpi. Das ist schon eine sehr feine Auflösung. Porsche setzte die Kolben in einen GT2 RS Motor und ließ auf dem Prüfstand den Auspufftrakt glühen. 200 Stunden und 135 davon Volllast! Sie hielten. Bleibt nur das Problem mit dem auf die Schnelle. Der 3D LMF Drucker der Firma Trumpf benötigt 12 Stunden, bis so ein Satz Kolben fertig ist. Allerdings passen nicht sechs Kolben auf die Arbeitsfläche, sondern nur deren fünf. Über den Energiebedarf hat Porsche keine Angaben gemacht.

Fotos: Porsche AG 2020

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