General Motors entwickelt erste 3D-gedruckte Sitzhalterung für Autos

• 3D-Druck kommt in der Automobilproduktion vermehrt zum Einsatz und ermöglicht Komponenten mit besserer Leistung
• Eine 3D-gedruckte Sitzhalterung ist dank des Generativem Design-Ansatzes 40 Prozent leichter und 20 Prozent stabiler
• 3D-Tool für CAD, CAM und CAE fasst den vollständigen Produktentwicklungsprozess in einer einzigen Cloud-basierten Plattform zusammen

General Motors (GM) ist einer der Vorreiter beim Einsatz von 3D-Drucktechnologien in der Automobilproduktion. In Kooperation mit Autodesk entwickelte der US-amerikanische Automobilkonzern die erste 3D-gedruckte und funktional optimierte Sitzhalterung. Die Standardkomponente befestigt Sicherheitsgurtverschlüsse an Sitzen und Sitze am Fahrzeugboden und wurde mithilfe der Generativen Design-Technologie der Software-Lösung Autodesk Fusion 360 entwickelt. Eine Sitzhalterung besteht normalerweise aus acht miteinander verschweißten Teilen. Mithilfe der Software konnten die GM-Ingenieure mehr als 150 alternative Designs generieren und sich für ein Design entscheiden, das nur aus einem einzigen Edelstahlteil besteht. Das Endprodukt ist 40 Prozent leichter und 20 Prozent stärker als die bisherige Sitzhalterung des Unternehmens.

Generatives Design ermöglicht innovative und zukunftsfähige Ansätze

Die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen (auch Electric Vehicle oder kurz EV) steigt stetig. GM plant, bis 2023 mindestens 20 ebensolcher Fahrzeuge auf den Markt zu bringen – die Produktion ist im Vergleich zu traditionellen Autos sehr viel teurer und komplexer. Gerade bei diesen Fahrzeugen spielt das Gewicht eine große Rolle, um Reichweite und Komfort garantieren zu können. Gleichzeitig dürfen die Entwicklung und Produktion der einzelnen Komponenten nicht allzu zeitintensiv und komplex sein. Aus diesem Grund entschied sich GM für einen disruptiven Ansatz und eine Generative Design-Lösung. Generatives Design ist ein relativ neuer Designansatz, der maschinelle Intelligenz und Cloud Computing nutzt, um schnell eine breite Palette von Designlösungen zu generieren, die den spezifischen Anforderungen der Ingenieure entsprechen. Designteams können einen größeren Designraum erforschen, die sich gleichzeitig an den vorgegebenen Fertigungs- und Leistungsanforderungen orientieren.

„Ein Fahrzeug besteht aus über 30.000 Komponenten. Unser Ziel ist es, diese Anzahl zu verringern und somit Gewicht zu sparen und Komplexität zu reduzieren“, sagt Kevin Quinn, Director of Additive Design and Manufacturing bei GM. „Mithilfe des Generativen Designs können wir basierend auf Cloud-Technologien und Künstlicher Intelligenz verschiedene Design-Lösungen für Komponenten erforschen und so innovative Ansätze finden, die uns fit für die Zukunft machen – denn nach den Elektrofahrzeugen stehen mit den autonomen Fahrzeugen bereits die nächsten Herausforderungen vor der Tür, die es zu bewältigen gilt. Elektrifizierung und autonome Fahrzeuge werden die Weichen für unsere Branche stellen. Wir möchten mithilfe der additiven Fertigung und des Generativen Designs einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil in diesem Bereich erlangen.“

Die Automobilbranche erlebt aktuell eine spannende Umbruchphase, die die Entwicklung und Produktion vor große Herausforderungen in Sachen Design, Kosteneffizienz und Produktivität stellt. „Generatives Design bietet hier vielfältige Potenziale und Wettbewerbsvorteile. Wir sind stolz, dass GM als einer der ersten Hersteller diesen Ansatz wählt und sich damit zukunftssicher aufstellt“, sagt Karl Osti, Industry Manager Manufacturing bei Autodesk.

Ingenieure können mit verschiedenen Designs experimentieren, um das Optimum zu finden

Die Sitzhalterung ist die erste Komponente, die GM auf diese Weise entwickelte. Dafür legten Ingenieure Ziele und Einschränkungen für die Bauteilkonstruktion fest, darunter Parameter wie Materialien, Herstellungsverfahren und Budget. Diese Informationen wurden anschließend in die Software eingegegeben. Diese nutzt dann einen Algorithmus zur Analyse und Bewertung aller möglichen Design-Vorschläge und empfiehlt basierend darauf eine optimale Lösung. Ingenieure haben somit die Möglichkeit, zu experimentieren – mit traditionellen Methoden aus Kostensicht kaum umsetzbar. Generatives Design und additive Fertigung können unendliche Designlösungen mit minimalen Investitionen umsetzen. Eine einzige Software kann unzählige Teile und unbegrenzte Formen erzeugen – einschließlich organischer Formen und interner Gitter–, die sich ein Mensch alleine nicht vorstellen kann.

Die Generative Design-Technologie ist heute in Fusion 360 verfügbar, der Cloud-basierten Produktentwicklungsplattform von Autodesk. Fusion 360 ist ein 3D-Tool für CAD, CAM und CAE, das den gesamten Produktentwicklungsprozess in einer einzigen Cloud-basierten Plattform zusammenfasst und einzelne Prozesse auf verschiedenen Plattformen obsolet werden lässt.