Der Hennessey Venom GT hat gerade 270 km/h auf der Startbahn erreicht . Der Koenigsegg One:1 findet das witzig. Kein Wunder, denn er sollte locker 280 km/h schaffen. Und Kurven meistert er wie ein Irrer. Willkommen beim neuen König der Geschwindigkeit und einem kurzen Blick auf die Technologie, die diese Rekordwagen ermöglicht: CNC-Bearbeitung.
Im Laufe der Geschichte hat der Mensch eine angeborene Faszination für Geschwindigkeit entwickelt. Ob Strauße in der Antike, Pferde oder Autos in der Neuzeit – Wettkämpfe haben die Menschen stets zu Innovationen und zum Erreichen von Wettbewerbsvorteilen angespornt. Dies hat sich nach der Erfindung des Automobils im späten 19. Jahrhundert noch verstärkt . Enthusiasten und Hersteller sind ständig bestrebt, Innovationen voranzutreiben und schnellere Autos zu entwickeln. Hier kommen CNC-Bearbeitung und 3D-Druck ins Spiel. Diese Prototyping- und Fertigungstechnologien ermöglichen es Herstellern, leichtere und präzisere Autoteile mit verbesserter Aerodynamik herzustellen, wodurch Autos neue Leistungsgrenzen erreichen. Bevor wir uns den schnellsten Autos von heute widmen, betrachten wir die Technologien, die all diese Innovationen antreiben.
Die CNC-Maschine und der 3D-Drucker
CNC-Maschinen (Computer Numerically Controlled) sind elektromechanische Geräte, die mithilfe von Computerprogrammen präzise physische Prototypen von Konstruktionen erstellen können. Die Technologie wurde in den 40er und 50er Jahren entwickelt. Damals waren manuell geschriebene Codes erforderlich, um diese Maschinen zu bedienen. Seit der Erfindung des Computers hat diese Technologie jedoch neue Dimensionen erreicht. Im Gegensatz zum konkurrierenden 3D-Druck ist die CNC-Bearbeitung ein subtraktives Verfahren.
Das bedeutet, dass mit einem Block des gewünschten Materials begonnen wird, der mithilfe mehrerer Werkzeugköpfe präzise bearbeitet wird, um die gewünschten 3D-Prototypen zu erzeugen. Der für diese Technologie verwendete Computercode heißt G-Code. Seine Präzision liegt im Tausendstel Zollbereich, was in etwa der Dicke eines einzelnen Haares entspricht. CNC-Maschinen werden hauptsächlich mit Bohr-, Dreh- und Fräsmaschinen betrieben, wobei letztere die vielseitigste ist. Hersteller können je nach Produkt eine breite Palette von Materialien für die CNC-Bearbeitung verwenden.
3D-Druck oder additive Fertigung ist ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte aus einer digitalen CAD-Datei. Die Erstellung eines 3D-gedruckten Objekts erfolgt durch additive Fertigungsprozesse. Dabei wird ein Objekt durch das schichtweise Auftragen von Material aufgebaut, bis es seine endgültige Form erreicht hat. Jede dieser Schichten kann als dünner horizontaler Querschnitt des fertigen Objekts betrachtet werden. 3D-Druck ermöglicht die Herstellung komplexer (funktionaler) Formen mit weniger Material als herkömmliche Fertigungsmethoden.
Einsatz von CNC-Bearbeitung und 3D-Druck in der Automobilindustrie
CNC-Maschinen werden in der Automobilindustrie eingesetzt , um Materialien wie Stahl und Aluminium mit höchster Präzision zu bearbeiten und daraus diverse Fahrzeugteile wie Kolben, Bremsscheiben, Karosserieteile usw. herzustellen. Die Hersteller entwerfen in der Regel zunächst Prototypen mithilfe von 3D-Druckern und übertragen diese anschließend per G-Code auf die CNC-Maschine. Anhand dieser CNC-gefrästen Prototypen werden verschiedene Designs erprobt, sodass die Hersteller die optimale Konstruktion für maximale Geschwindigkeit und Effizienz ihrer Fahrzeuge entwickeln können. Die hohe Präzision der Maschinen trägt außerdem dazu bei, überflüssiges Gewicht zu reduzieren, wodurch die Fahrzeuge leichter und schneller werden.
Manche Autoteile wie Getriebe, Chassis oder Antriebsachse sind so komplex konstruiert, dass ihre manuelle Bearbeitung und Fertigung extrem aufwendig sein kann. Mit CNC-Bearbeitung und 3D-Druck lassen sich diese Teile – bei entsprechender Programmierung – in kürzester Zeit und mit höchster Effizienz herstellen.
Die vier Phasen der Automobilproduktion – Stanzen, Schweißen, Lackieren und Montage – lassen sich vollständig von CNC-Werkzeugmaschinen steuern und ausführen, sodass menschliches Eingreifen überflüssig wird. Dies zeigt sich beispielsweise in der neuen Tesla-Fabrik, wo man trotz öffentlicher Kritik fast vollständig auf Automatisierung setzt.
Hochwertige Sportwagenmarken wie Bugatti, Pagani und Ferrari sind auf kleinste Veränderungen angewiesen, um ihre angestrebten Ziele zu erreichen. Das Gewicht der Komponenten und die Aerodynamik eines Fahrzeugs spielen dabei eine entscheidende Rolle. Hier erweist sich die CNC-Bearbeitung als äußerst nützlich, ebenso wie der Einsatz ultraleichter Kohlefaser. Die makellose Präzision dieser Maschinen ermöglicht die komplexen Designs dieser Sportwagen und macht sie zu den schnellsten Autos, die die Welt faszinieren.
Die neuere CNC-Maschine, die in fünf verschiedenen Achsen arbeiten kann, beschleunigt die Produktion wie keine andere. Diese Innovationen können die Probleme lösen, mit denen Unternehmen wie Tesla derzeit aufgrund ihrer Produktionsgrenzen konfrontiert sind, da das Angebot im Vergleich zur Nachfrage relativ knapp ist.
Es ist gängige Praxis für große Unternehmen, bei der Fertigung auf CNC-Bearbeitung zu setzen und so menschliche Fehler im Prozess auszuschließen. Porsche ging sogar noch einen Schritt weiter und entwickelte den 911 Spyder vollständig mit CAD (computergestütztem Design), einer Form der CNC-Bearbeitung.
Obwohl CNC-Maschinen schon seit Jahrzehnten existieren, sind sie immer noch recht teuer, weshalb kleinere Hersteller nicht immer darauf angewiesen sind. Hier kommen 3D-Drucker ins Spiel. CNC-Maschinen nutzen eine Vielzahl von Werkzeugköpfen zur Ausführung unterschiedlichster Aufgaben, was immense Kosten verursachen kann. Doch die Präzision und Effizienz von CNC-Maschinen ist mit keiner anderen Alternative vergleichbar. Schauen wir uns an, wie CNC-Maschinen und 3D-Drucktechnologie zur Entwicklung des schnellsten Autos der heutigen Zeit beigetragen haben.
Koenigseggs Agera R und Agera S sind alles andere als zahme, langweilige Autos, denn sie leisten über 1,000 PS und sind extrem leicht. Vor einigen Jahren hörte Produktionsleiter Christian Gerüchte über die geplanten Modelle von Porsche, Ferrari und McLaren. Er wollte mit einem Fahrzeug vorbereitet sein, das es mit ihnen aufnehmen konnte.
Der Koenigsegg One:1 leistet 1,360 PS bei 7,500 U/min (Drehzahlbegrenzung bei 8,250 U/min) und ein Drehmoment von 1,000 Nm (737 lb-ft) von 3,000 bis 7,500 U/min. Möglich macht dies eine überarbeitete Version des 5.0-Liter-V8-Turbomotors von Koenigsegg. Das ist enorm, geradezu wahnsinnig viel.
Christian sagt, sie nennen den One:1 gerne das weltweit erste „Megacar“. Nicht, weil er in keine Fahrzeugklasse passt, sondern weil 1,360 PS einem Megawatt entsprechen. Mit mehr Ladedruck könnte er zwar mehr Leistung bringen, aber sie wollten ein Gleichgewicht erreichen, das mehr Fahrbarkeit und ein direkteres Ansprechverhalten ermöglicht. Christians Ziel war ein Motor, der seine volle Leistung bei etwa 2,500 U/min entfaltet; ein Turbolader mit höherem Ladedruck hätte dies bis 4,000 U/min verzögert. Die Drehmomentkurve des One:1 ist schlichtweg faszinierend. Sie ist nicht völlig flach, aber fast.
Außerdem kommt ein neuartiger Turbolader mit variabler Geometrie zum Einsatz, und zwar mit einer Besonderheit, die man nicht alle Tage hört : Die Innenteile sind 3D-gedruckt. Das half ihnen, die gewünschte Form zu erreichen und gleichzeitig das Gewicht gering zu halten.
Neben den Innenteilen des Turboladers wird auch das Auspuffendrohr im 3D-Druckverfahren hergestellt.
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Tatsächlich handelt es sich bei diesem Auspuffendrohr um das größte jemals aus 3D-gedrucktem Titan gefertigte Teil. Die Herstellung dauert ganze drei Tage. Für ein in Serie gefertigtes Auto wäre das extrem ineffizient, doch für einen Einzelanfertiger wie Koenigsegg ist es ein echter Vorteil. Anstatt mit teuren und unübersichtlichen Zulieferern zu verhandeln, die selbst für nur sechs Teile zu komplex sind, ermöglicht ihnen der 3D-Druck die Kontrolle über ihren Arbeitsablauf.
Äußerlich ähnelt die Monocoque-Konstruktion der des Agera, doch der One:1 verwendet ein völlig neues Kohlefasergewebe, das bis zu 40 % leichter sein könnte als das des Agera. Tatsächlich ist diese neue Generation von Kohlefaser identisch mit der, die in aktuellen Formel-1-Rennwagen zum Einsatz kommt. Kohlefaser ist federleicht und ein echter Gamechanger für diese blitzschnellen Fahrzeuge.
Halten Sie sich fest, denn jetzt betritt Koenigsegg Neuland. Erstmals setzt das kleine Unternehmen aus Ängelholm auf aktive Aerodynamik. An der Unterseite der Frontpartie wurden Aussparungen in das Carbonfasergewebe eingearbeitet, um es zu schwächen. Hydraulische Aktuatoren biegen das Carbonfasergewebe und leiten die Luft durch die Karosserie und die Motorhaube nach außen. Bei Höchstgeschwindigkeit werden die Klappen geschlossen, um den Anpressdruck zu reduzieren und die Aerodynamik zu minimieren.
Reichen Sie mir bitte die Kohlefaser. Alles, ja, wirklich alles, ist aus Kohlefaser. Die Sitze, die Räder, die Karosserie, die Monocoque-Sicherheitszelle, sogar die Sonnenblenden sind aus Kohlefaser. Laut Christian spart das jeweils etwa 100 Gramm. Das mag nicht viel klingen, aber hier zählt jedes Gramm.
So kommt der One:1 auf ein Gewicht von 1,360 Kilogramm. Und das ist nicht das Trockengewicht. Es beinhaltet einen halb vollen Tank und alle anderen Flüssigkeiten. Wahrlich eine erstaunliche Leistung.
Der Koenigsegg 1 wurde jedoch im vergangenen Jahr von Bugatti überholt, der sich mit dem Chiron den Titel des schnellsten Autos zurückholte. Um dieses Geschoss in Aktion zu sehen, schauen Sie sich dieses Video an, das zu den zehn schnellsten jemals gebauten Autos zählt : https://www.youtube.com/watch?v=73V0Y1HL6G8
Ich würde darauf wetten, dass Christian und sein Team im Laufe des nächsten Jahres wieder die Pole-Position erobern werden, und die CNC-Bearbeitung wird dabei eine entscheidende Rolle spielen.
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