Fertigungsbeispiel: Mittelkonsole

Designbeispiel: Werkstückträger

The Future is now

Der LQ von Toyota steht für ein neues Mobilitätsverständnis und für futuristisches Design, außen wie innen. Deshalb war es das Ziel der Designer in Japan, eine Mittelkonsole für den LQ zu entwickeln, die weit mehr ist als eine praktische Armauflage. Funktionalität und Sicherheit sollten mit einem vollkommen neuen Design kombiniert werden, um etwas Unvergleichliches zu schaffen. Selbstverständlich ohne dabei den strengen Kostenrahmen zu sprengen.

Die Entscheidung für die Nutzung der Additiven Fertigung zur Herstellung der Konsole lag dabei nahe. Mit FIT als Partner verfolgte Toyota in diesem Projekt das Ziel, eine Mittelkonsole zu entwickeln und zu produzieren, die:

  • sehr leicht ist, um eine möglichst hohe Reichweite des Fahrzeuges zu ermöglichen.
  • sehr sicher ist, denn der LQ ist ein Konzeptfahrzeug mit Straßenzulassung.
  • außergewöhnlich ist und durch seine Optik begeistert.

Ausgangspunkt war ein erster Designentwurf der Konsole, der aufgrund seiner relativ massigen Geometrie noch zu schwer und deshalb in der Fertigung zu teuer war. An dieser Stelle übernahmen die Designexperten von FIT die weitere Entwicklung.

Vom Datensatz zum Serienbauteil

Design is the key

Auf Basis der Konstruktionsrichtlinie von Toyota wurden im Rahmen eines Entwicklungsprojekts (wir nennen diese Lösung: ADM-E) mit modernsten Softwaretools verschiedene Varianten der Konsole kreiert. Am Ende fiel die Wahl auf eine Geometrie, aus deren stabilem Fundament eine nahezu frei schwebende Auflagefläche ragt, die nur von zwei filigranen Stützen getragen wird.

Das besonders Spannende an der Mittelkonsole ist jedoch ihr Innenleben, denn es handelt sich um eine sehr leichte, hohle Konstruktion. Um dabei die erforderliche Stabilität zu gewährleisten, entwickelten die Konstruktionsprofis der FIT ein Netz aus Verstrebungen, deren Profil exakt auf die Belastungen der Konsole abgestimmt wurde. Dadurch wurde sichergestellt, dass die Mittelkonsole lediglich 7,0 kg schwer, gleichzeitig jedoch robust genug war, um die erforderlichen Sicherheitstests für die Straßenzulassung zu bestehen.

In dem Designprojekt wurde gleichzeitig die Fertigungsstrategie für den 3D-Druck definiert. Qualität und Fertigungskosten standen dabei im Vordergrund. Aufgrund der Größe der Konsole war es nicht möglich, das Bauteil in einem Stück zu fertigen. Daher wurde die Konsole in 8 Einzelteilen zerlegt, die sich zusammen perfekt in einem Baujob fertigen ließen.

Damit die Brandschutzbestimmungen von Komponenten im Innenraum von Fahrzeugen erfüllt waren, stand vor der Fertigung eine Materialselektion. Im Rahmen eines ADM-D-Projekts wurden verschiedene Materialalternativen im Hinblick auf ihre Eignung analysiert und entsprechend getestet. Dabei zeigte sich, dass PA 2241 FR das passende Material für die Herstellung der Konsole ist.

Der Weg vom CT-Scan zum Implantat

Additive Serienfertigung (ADM-V)

Mit diesem flammhemmenden Kunststoff wurden insgesamt 32 Mittelkonsolen hergestellt, von denen 20 in Fahrzeuge verbaut und 12 für Testzwecke bei Toyota verwendet wurden. Als Herstellverfahren für die Serienfertigung kam dabei Selektives Lasersintern (SLS bzw. PBF-LB/P) zum Einsatz. Um die Qualität des Fertigungsprozesses zu kontrollieren, wurden pro Mittelkonsole entsprechende Prüfkörper mitgebaut.

mittels spezieller Clips problemlos in Japan in das jeweilige Fahrzeug einbauen ließ. Um das zu gewährleisten, kamen speziell von FIT konstruierte und mittels CNC-Fräsen gefertigte Lehren aus Oriol zum Einsatz. Ihre exakten Abmessungen wurden mittels taktiler 3D-Koordinatenmessung sichergestellt. Mit diesem Werkzeuge konnte zuverlässig geprüft werden, ob alle Teile richtig dimensioniert waren und perfekt zusammenpassten. Für den finalen Zusammenbau wurden die Einzelteile verschweißt. Die Nahtstellen wurden präzise verschliffen, so dass eine perfekt glatte Oberfläche für den bei Toyota stattfindenden Lackiervorgang erzielt wurde.

In der abschließenden Qualitätssicherung wurde jede Konsole nach genauen Vorgaben von Toyota mittels GOM-Scanner optisch gescannt. Die Ergebnisse wurden in einen detaillierten Prüfbericht zusammengefasst. Außerdem wurde der Einbau der elektronischen Komponenten (Touchpad, Knöpfe, Schalter) simuliert. Dafür wurden von FIT originalgetreue Dummies mittels SLA aus Accura HPC hergestellt. Ihre Maßhaltigkeit wurde wiederum durch taktile 3D-Koordinatenmessung kontrolliert. Somit konnte sichergestellt werden, dass sich die Komponenten bei der Endmontage perfekt einpassen und die entsprechenden Spaltmaße konsequent eingehalten werden.

Auch das Verpacken erfolgte mit großer Sorgfalt. Die Mittelkonsolen wurden dafür in Kartons mit speziellem Füllmaterial verpackt, auf Palette gesetzt und mit den entsprechenden Vorsichtshinweisen versehen. So kamen alle Konsolen unversehrt in Japan an.

Die speziellen Prozess-Anforderungen

Die speziellen Prozess-Anforderungen

Die besondere Herausforderung in diesem Projekt bestand darin, ein Design zu entwickeln, das zum einen den hohen Ansprüchen von Toyota gerecht wird, auf der anderen Seite aber auch zu vernünftigen Kosten hergestellt werden kann. Beides ist in diesem Projekt erreicht worden, wobei Toyota besonders von folgenden Vorteilen profitieren konnte:

  • Geringes Bauteilgewicht von nur 7,0 kg
  • Geringe Bauteilkomplexität, da die Konsole lediglich aus 8 Teilen besteht
  • Hohe Bauteilstabilität, die allen Sicherheitsanforderungen der Straßenzulassung stand hält
  • Erfüllung der Brandschutzvorgaben durch flammhemmenden Kunststoff PA 2241 FR
  • Lieferung von insgesamt 32 Konsolen innerhalb von 10 Wochen nach Projektbeginn

Es war die Kombination aus Design- und Fertigungskompetenz, die Toyota überzeugt hat, das Projekt zusammen mit FIT zu realisieren. Die Tatsache, dass FIT nicht nur die Bauteile selbst, sondern auch die erforderlichen Lehren, Dummies etc. herstellen konnte, um so die perfekte Qualität der Mittelkonsolen zu garantieren, war ein weiterer Pluspunkt für FIT.

Nutzen Sie unseren umfassenden Service, um Ihre Fahrzeugkomponenten sicher und zuverlässig als Serienteile mit Additiver Fertigung bei FIT herstellen zu lassen.


Anfrage schicken >
Ansprechpartner kontaktieren >

Der Weg zum additiven Design

Service

Inhalt

Ergebnis

Machbarkeitsprüfung
Wir prüfen die Eignung Ihres Bauteils für die Additive Fertigung, entwickeln Empfehlungen und/oder Vorschläge für mögliche Anpassungen.
Sie erhalten von uns Handlungsempfehlungen für fertigungsbedingte Konstruktionsanpassungen sowie eine Abschätzung der minimal möglichen Herstellkosten.
Machbarkeitsstudie
Wir analysieren die Bauteilanforderungen, identifizieren die fertigungskritischen Elemente der Konstruktion, entwickeln einen validen Fertigungsprozess und erstellen einen Machbarkeitsbericht.
Sie bekommen von uns einen Fertigungsplan für Ihr Bauteil, eine grobe Schätzung der Herstellkosten sowie eine Kostenaufstellung für die nächsten Projektschritte.
Designanpassung
Wir nehmen fertigungsnotwendige Korrekturen an Ihrem Design vor.

Sofern erforderlich, entwickeln wir für Sie im Rahmen eines ADM-D Projekts ein neues Design.
Sie erhalten einen Bericht über die Designänderungen und ihre Auswirkungen sowie ein konkretes Angebot für die Bauteilfertigung mit den finalen Herstellkosten.
AM-Optimierung
Wir optimieren und finalisieren alle Prozesse von der Datenaufbereitung bis zum Versand.
Sie erhalten einen Fertigungsbericht (inkl. Angaben zu den erforderlichen Maßnahmen und den daraus ggf. resultierenden Änderungskosten).
AM-Validierung
Wir verifizieren und validieren (unter Berücksichtigung der geforderten Normen und Kriterien) alle Prozesse in einer Pilotfertigung.
Ihnen steht ein qualitätsgeprüfter Prozess für die Serienfertigung zur Verfügung.
Additive Serienfertigung (ADM-V)
Wir produzieren Ihr Bauteil in Serie gemäß der finalen Fertigungs- und Qualitätssicherungsvereinbarung
Ihre Serienteile stehen Ihnen für die finale Anwendung zur Verfügung.
Prozessbegleitende Qualitätssicherung
Je nach Wunsch führen wir die erforderlichen Qualitätssicherungsmaßnahmen vor, während und nach der Produktion durch.
Wir übergeben Ihnen die entsprechenden Qualitätsnachweise aus jeder Produktionsphase.

Fakten zur Mittelkonsole

FIT Lösung:ADM-V (inkl. ADM-D und ADM-E)
Leistungsumfang:Designentwicklung (ADM-E)
Materialqualifizierung (ADM-D)
Additive Serienfertigung inkl. Nachverfolgbarkeit (ADM-V)
Herstellung von Prüflehren
Herstellung von Dummies zur Einbaukontrolle
Qualitätskontrolle und -dokumentation (Messberichte)
Verpackung und Versand
Lieferzeit:10 Wochen
Bauteilabmessung:1.200 x 250 x 480 mm
Bauteilgewicht:7,0 kg
Losgröße:32
Material:PA 2241 FR
Herstellverfahren:Selektives Lasersintern (SLS bzw. PBF-LB/P)
Nachbearbeitung:Strahlen, Montieren, Kunststoffschweißen, Fräsen
Qualitätssicherung:Taktile 3D-Koordinatenmessung
GOM-Scan
Zertifikat:ISO 9001

Hier erfahren Sie mehr!


Vorteile

Vorteile

„Nichts ist unmöglich“. Lesen Sie hier, welche Produktvorteile Toyota bei seinem LQ mit 3D-Druck erreichen konnte.

Mehr erfahren >
Talus-Implantat

Talus-Implantat

Interessieren Sie sich für den 3D-Druck von patientenspezifischen Implantaten?

Mehr erfahren >
Achim Chrupala

Ihr Ansprechpartner

Achim Chrupala
Branchenspezialist für die Konsumgüter- und Automobilindustrie

+49 (0) 9492 9429 882

E-Mail >