Reaktionsschneller Autositz durch großformatigen 3D-Druck zeigt Innovationspotenzial der additiven Fertigung im Automobilbereich.
Während bei Autos oft die Motorleistung und das Außendesign im Vordergrund stehen, gibt es ein weiteres Teil, das reif für Innovationen ist. Der Autositz als Schnittstelle zwischen Fahrer und Fahrzeug ist eines der wichtigsten Elemente eines Autos und muss ergonomischen Halt, Sicherheit und Komfort bieten.
Die Frage, wie Autositze neu erfunden und verbessert werden können, hat in den letzten Jahren durch neue Designkonzepte und fortschrittliche Fertigungsverfahren wie den 3D-Druck zunehmend an Bedeutung gewonnen. Ein solches Projekt mit dem Titel „Concept Breathe“ ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen Studierenden der Hochschule für Bildende Künste Braunschweig, dem deutschen Automobilhersteller Audi und dem 3D-Drucker-Hersteller BigRep.
Eine partnerschaftliche Anstrengung
Das Concept Breathe, das zur Entwicklung eines vollwertigen „atmenden“ Autositzes führte, entstand aus der Auseinandersetzung mit dem Auto der Zukunft.
Die Braunschweiger Designstudenten unter der Leitung von Dr. Manuel Kretzer, Professor für Werkstoffe und Technologie, und die Audi-Entwicklung/Innovation unter der Leitung von Mike Herbig ließen sich von der Idee inspirieren, dass das Auto der Zukunft eine engere Verbindung zum Fahrer haben könnte. Sie fragten sich: „Was wäre, wenn es ein Partner werden würde, der auf unsere Handlungen reagiert, ein Organismus, ein Freund, der lebt und atmet?“
Interessanterweise verfolgte Audi diese Idee bereits 2017 mit der Entwicklung von Klara, einem „sensitiven Audi A1“. Ziel dieser Konzeptstudie war es, die Empathie zwischen Auto und Fahrer zu fördern, indem ein sensitives, scheinbar atmendes Auto geschaffen wurde. Der Atmungseffekt wurde durch 39 Elektromotoren erreicht, die unter der Metallstruktur des Autos installiert waren, sowie durch mehrere Sensoren, die es Klara ermöglichten, Luft zu holen und auf ihre Umgebung zu reagieren.
Das im Frühjahr 2017 durchgeführte Autositzprojekt „Concept Breathe“ war eine Erweiterung der experimentellen Klara-Initiative, die darauf abzielte, verschiedene Technologien und Designprinzipien zu kombinieren, um einen menschlicheren Autositz zu schaffen, der sich dynamisch mit dem Fahrer bewegen kann.
"Was wäre, wenn der Sitz zu einem Partner würde, der auf unsere Handlungen reagiert, zu einem Organismus, einem Freund, der lebt und atmet?
Konzeption von „Concept Breathe“
Das Sitzprojekt wurde von einer Gruppe von 10 Bachelor-Studenten der Hochschule für Bildende Künste Braunschweig im Rahmen des Moduls Digital Crafting entwickelt. Die Kurse dieses Moduls zielen speziell darauf ab, „ein experimentelles Verständnis für neue Designmöglichkeiten“ zu entwickeln. Dabei werden innovative algorithmische und parametrische Designprinzipien sowie digitale Fertigungstechnologien wie der 3D-Druck genutzt, um Designkonzepte zum Leben zu erwecken.
Das endgültige Design des Autositzes war von organischen Formen und Systemen inspiriert und bestand aus mehreren aktiven Komponenten, die in einen leichten Rahmen integriert waren. Aufgrund der komplexen Geometrie des endgültigen Entwurfs, der das Ergebnis mehrerer parametrischer Entwurfsiterationen war, entschieden sich das Studententeam und seine Partner, den Prototyp des Sitzes im Maßstab 1:1 in 3D zu drucken. BigRep, bekannt für seine großformatigen 3D-Drucker, war dieser Aufgabe mehr als gewachsen.
Die Sitzstruktur wurde mit dem BigRep ONE 3D-Drucker gedruckt, der über ein großes Bauvolumen von bis zu einem Kubikmeter verfügt, und mit dem BigRep PRO HT Filament, einem einfach zu druckenden Biopolymer mit verbesserter Temperaturbeständigkeit im Vergleich zu herkömmlichem PLA. Der Druckvorgang dauerte fast zehn Tage, was zu diesem Zeitpunkt der längste 3D-Druck von BigRep war.
Auf dem 3D-gedruckten Rahmen wurden 38 maßgeschneiderte aktive Komponenten angebracht, die einen haptischen und visuellen Atmungseffekt erzeugen, sowie eine Reihe speziell entwickelter Kissen aus Hochleistungstextil für optimalen Komfort und Halt. Die aktiven Komponenten (weiter unten in Rot dargestellt) „sollten die Fähigkeit des Sitzes erhöhen, auf sich ändernde Fahrbedingungen zu reagieren, aber vor allem die Identifikation des Benutzers mit dem animierten Objekt durch Atembewegungen verbessern“, so das Designteam.
Den Weg für Innovation ebnen
Die 3D-Drucktechnologie von BigRep war für die Realisierung des Projekts von entscheidender Bedeutung. Der großformatige 3D-Drucker des Unternehmens war nicht nur in der Lage, die Struktur eines Autositzes in Originalgröße zu drucken (wodurch die Notwendigkeit einer Montage nach dem Druck verringert wurde), sondern konnte auch die komplexe organische Form des Produkts reproduzieren. Darüber hinaus bot der 3D-Druck den Projektpartnern eine kostengünstige Möglichkeit, direkt einen großen Prototypen herzustellen, ohne in Werkzeuge investieren oder komplexe Lieferketten in Anspruch nehmen zu müssen.
So wie der großformatige 3D-Druck für die Realisierung dieses Konzepts entscheidend war, wird die Technologie nun in der gesamten Automobilindustrie eingesetzt, um neue Designideen zu erforschen und innovative Lösungen auf den Markt zu bringen, von schnellen Prototypen bis hin zu fertigen Bauteilen.
Insbesondere im Bereich der Automobilsitze gibt es eine Reihe von Projekten, bei denen die Fähigkeit des 3D-Drucks genutzt wird, komplexe, auf Leistung und Komfort optimierte Designs sowie maßgeschneiderte Produkte in großem Maßstab zu entwickeln.
Auch der deutsche Automobilhersteller Porsche hat kürzlich einen 3D-gedruckten Bodyform-Vollschalensitz auf den Markt gebracht, in den anpassbare 3D-gedruckte Gitter integriert sind, die für hervorragenden Halt und Atmungsaktivität sorgen. Wie das Breathe-Konzept betont auch der 3D-gedruckte Sitz die Verbindung zwischen Mensch und Technologie, um insbesondere in Hochleistungsfahrzeugen ein verbessertes Fahrerlebnis zu schaffen.
3D-Druck ist die Zukunft der Autoindustrie
Letztlich wäre das Projekt Concept Breathe ohne die additive Fertigung, insbesondere den Großformat-3D-Drucker von BigRep, nicht möglich gewesen. Diese Technologie hat sich als entscheidend für die schnelle und kostengünstige Umsetzung einer innovativen Idee erwiesen.
Für die gesamte Automobilindustrie bietet die Möglichkeit, große Strukturen und Produkte in einem Stück in 3D zu drucken, enorme Vorteile. Einerseits ermöglicht sie die Konsolidierung des Designs, so dass große Strukturen in einem einzigen Durchgang gedruckt werden können, wodurch die Montage- und Nachbearbeitungszeiten minimiert werden. Dies hat erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen zur Folge, unabhängig davon, ob ein Designkonzept, ein funktionaler Prototyp oder ein Endprodukt gedruckt wird.
Die Technologie ermöglicht es den Produktdesignern auch, Designs zu entwickeln, die bisher nicht möglich waren, und eröffnet grenzenlose Möglichkeiten für Innovationen. So können Einzelpersonen und Teams (wie die Braunschweiger Designstudenten und ihre Partner bei Audi und BigRep) wirklich in neue Ideen eintauchen und sie in etwas Reales verwandeln, das die Zukunft gestalten kann.
Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie der 3D-Druck dazu beigetragen hat, das Concept Breathe zum Leben zu erwecken, sehen Sie sich das Video und den Originalbericht über das Projekt an.
Sind Sie interessiert, wie der BigRep ONE Ihre Innovationen vorantreiben kann? Hier erfahren Sie mehr über den Großformatdruck.
