Mehr als jedes vierte im Jahr 2025 weltweit verkaufte Auto wird voraussichtlich ein Elektroauto sein, so die Internationale Energieagentur (IEA). Prognosen zufolge werden die weltweiten Verkäufe von Elektrofahrzeugen im Jahr 2025 die Marke von 20 Millionen Einheiten überschreiten und der Marktanteil von Elektroautos dürfte bis 2030 über 40 % liegen, da sie auf immer mehr Märkten erschwinglicher werden.
Vor dem Hintergrund dieser rasanten Verbreitung entwickelt sich die additive Fertigung zu einem wichtigen Innovationstreiber in der Entwicklung und Produktion von Elektrofahrzeugen. Die 3D-Drucktechnologie des selektiven Lasersinterns (SLS) von TPM3D mit ihren einzigartigen Vorteilen unterstützt die Branche von der Forschung und Entwicklung bis hin zur Fertigung.
Rapid Prototyping: Beschleunigung von Forschung und Entwicklung
Während der Entwicklungsphase von Elektrofahrzeugen ist die schnelle Überprüfung von Aussehen, Montage und Ergonomie entscheidend für die Projektzeitplanung. Der SLS-3D-Druck von TPM3D, der für seine hohe Präzision und schnelle Bearbeitungszeit bekannt ist, bietet eine effiziente Lösung für das Prototyping:
Radabdeckung: Mit dem weißen Nylon 12 Precimid1172Pro druckte TPM3D Radkappen mit hoher Maßgenauigkeit, mechanischer Festigkeit und Haltbarkeit. Die Teile bestanden die Schnappmontagetests und unterstützten Veredelungsprozesse wie Lackieren und Plattieren, wodurch endgültige Massenproduktionseffekte im Maßstab 1:1 simuliert wurden.
Autolichtgehäuse: Mit seinem P550DL-System (Baugröße 550 × 550 × 850 mm) produzierte TPM3D in einem einzigen Durchgang innerhalb von 30 Stunden 15 Autolichtgehäuse und reduzierte so die Zykluszeit, während gleichzeitig die Anforderungen an mechanische Leistungstests erfüllt wurden.
Endverbrauchsteile in Kleinserien: Leicht, robust und sicher
Für anspruchsvolle Anwendungen wie Rennwagen, unbemannte Fahrzeuge und Spezialflotten bietet die SLS-Technologie von TPM3D sowohl Designflexibilität als auch Leistungssteigerungen.
Rennwagen „Triple Crown“ des Beijing Institute of Technology: Studententeams nutzten TPM3D, um Schlüsselkomponenten neu zu gestalten und erreichten so eine Gewichtsreduzierung von 36.7 % sowie Flammschutz nach UL94-V0. Beispielsweise wog eine traditionell aus Glasfaser gefertigte Batteriemodulhalterung 300 g. Der Ersatz durch Precimid1171 FR reduzierte das Gewicht auf 190 g, verbesserte gleichzeitig den Brandschutz und schützte die Zellen unter intensiven Rennbedingungen.
Rennwagen der Tongji-Universität: Im Jahr 2020 lieferte TPM3D 200 SLS-gedruckte Teile für das gesamte Auto, von Batteriekästen und Controllern bis hin zu aerodynamischen Flügeln und Lenkrädern. Mit dem flammhemmenden Nylon 12 V0 erreichte der Rennwagen ein Gesamtgewicht von nur 195 kg, eine Höchstgeschwindigkeit von 110 km/h und eine Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in 3.6 Sekunden.
Technische Highlights ausgewählter Komponenten:
| Komponente | Vorheriger Prozess | SLS-Upgrade | Gewichts-/Sicherheitsvorteile |
|---|---|---|---|
| Batteriemodulrahmen | Montage von Glasfaserplatten | 3D-Druck mit flammhemmendem Nylonmaterial | 1 kg leichter, Brandschutzklasse V0, präziser Schutz |
| Leerer Kiel | Drahtgeschnittenes Aluminium und Gewindeschneiden | 3D-Druck mit Nylonmaterial | 15 % Gewichtsreduzierung, hohe mechanische Leistung und Dauerfestigkeit |
| Motor-Wassermantel | Harz-3D-Druck | 3D-Druck mit glasfaserverstärktem Nylonmaterial | Geringes Gewicht, hohe Präzision, hervorragende mechanische Beständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit |
| Luftkanal | Traditionelles Formen | 3D gedruckt | Leichter, komplexe Geometrie realisierbar, hohe Präzision |
| Batteriekasten vorne | CNC-gefräste Fiberglasplatte | 3D-Druck mit flammhemmendem Nylonmaterial | Reduziertes Gewicht, sichere V0-Einstufung, hohe mechanische Leistung |
Unbemanntes Polizeiauto Dubai: Mit einem TPM3D S600DL-System und Precimid1172Pro GF30 BLK druckte der Hersteller MICROPOLIS große Strukturteile. Im Vergleich zu Metall verkürzte sich die Produktionszeit von 4 auf 2 Tage, während das Gewicht von 27 kg auf nur 4 kg sank – eine Reduzierung um 82 %. Dies steigerte die Effizienz und senkte den Energieverbrauch.
Werkzeuge und Vorrichtungen: Niedrigere Kosten, schnellere Produktion
In der Massenproduktion sind stabile und kostengünstige Werkzeuge unerlässlich. Ein führender Autoteilelieferant nutzte den S600DL von TPM3D zur Herstellung von Vorrichtungen und Halterungen für die weltweiten Hyundai-Werke. Die Ergebnisse waren beeindruckend:
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Produktionszeit: Reduzierung von 5.5 Tagen (Sandgussaluminium) auf 2.5 Tage (SLS-Nylon), eine Verbesserung um 55 %.
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Kosten pro Set: Reduziert von 2,060 USD auf 550 USD – eine Ersparnis von 73 %.
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Qualität: Die Ausbeute wurde deutlich verbessert und der durch Ungenauigkeiten der Vorrichtung verursachte Ausschuss minimiert.
| Prozess | Produktions-Zeit | Kosten pro Set | Ertragsrate |
|---|---|---|---|
| Sandguss-Aluminium | 5.5 Tage | $2,060 | ~ 75% |
| SLS 3D-Druck | 2.5 Tage | $550 | Höher |
Ein neues Paradigma für die Herstellung von Elektrofahrzeugen
Von der schnellen Prototypenvalidierung über die leichte und hochsichere Kleinserienproduktion bis hin zur kostenoptimierten Werkzeugherstellung demonstriert der SLS-3D-Druck von TPM3D das Potenzial der additiven Fertigung in der Elektrofahrzeugbranche.
Durch laufende Materialverbesserungen und Effizienzsteigerungen wird SLS die Entwicklung von Elektrofahrzeugen in Richtung leichterer Fahrzeuge, schnellerer Produktionszyklen und höherer Sicherheitsstandards weiter beschleunigen.
