„Der Erfolg des 3D-Drucks ist am Prüfstand angekommen“

„Der Erfolg des 3D-Drucks ist am Prüfstand angekommen“

Bei Motoren- und Prüfstandsentwickler AVL zählt Christof Knollmayr zu den führenden Vor- und Mitdenkern des 3D-Drucks. Der Skill Team Leader im M&H-Gespräch über die 3D-gedruckte Zukunft der Automotive-Industrie und einen bevorstehenden Paradigmenwechsel in der Motorenentwicklung.

Wie viel 3D-Druck steckt in der Motorentenwicklung, Herr Knollmayr?

Christof Knollmayr: Innerhalb des AVL-Bereichs Motorenentwicklung ist der 3D-Druck insbesondere im Rennsport sehr präsent, gewissermaßen gar nicht mehr wegzudenken. Aber auch in der Prototypenherstellung ist die additive Fertigung am Vormarsch – und das bereits seit mittlerweile zwei Jahren, wo wir mit dem 3D-Metalldruck begonnen haben. Anfangs herrschte etwas Skepsis gegenüber der neuen Technologie – immerhin sind neuartige Fertigungsverfahren häufig risikobehafteter im Vergleich zu etablierten. Mittlerweile hat sich die Skepsis gelegt: Auch weil wir mit den Komponenten immer zufriedener werden. Der Erfolg des 3D-Drucks ist am Prüfstand angekommen.

Bei Motoren- und Prüfstandsentwickler AVL zählt Christof Knollmayr zu den führenden Vor- und Mitdenkern des 3D-Drucks (Foto: AVL/KK)
Bei Motoren- und Prüfstandsentwickler AVL zählt Christof Knollmayr zu den führenden Vor- und Mitdenkern des 3D-Drucks (Foto: AVL/KK)

Uneingeschränkt?

Christof Knollmayr: Bei neuen Technologien gibt es immer Anlaufschwierigkeiten. Häufig fehlt es an Prozesssicherheit – es herrschen oft leichte Qualitätsunterschiede in den Bauteilen. Was die Prototypenbeschaffung und Entwicklung angeht, sind wir mittlerweile aber voll auf die Schiene.

Das Potenzial des 3D-Druck liegt dort, wo hochkomplexe Bauteile in nicht allzu großen Stückzahlen vorhanden sind.

Welche Trends in der Motorenentwicklung sehen Sie im Allgemeinen?

Christof Knollmayr: Der Trend geht klar in Richtung Elektrifizierung. Die E-Mobilität ist zur Erfüllung der Verbrauchsziele und CO2-Reduktionen schlichtweg nicht mehr wegzudenken. Die Verbrennungskraftmaschine bleibt aber weiterhin ein stückzahlenrelevantes Antriebskonzept – über längere Zeit. Das gilt nicht nur für den Automotive-Sektor – etwa im Bereich von Schiffen brauchen wir auch in Zukunft einen hochoptimierten Verbrennungsmotor als Schlüsselantriebskonzept. Zusätzlich werden wir eine Entwicklung hin in Richtung Methanol, Ammoniak, Wasserstoff und e-Fuels erleben. Das sind in meiner Wahrnehmung CO2 neutrale Kraftstoffe der Zukunft.

Wenn wir von Motoren-Entwicklung sprechen, dann reden wir nahezu ausschließlich vom 3D-Metalldruck.

Was bedeuten diese Trends für den 3D-Druck?

Christof Knollmayr: Das Potenzial des 3D-Druck liegt dort, wo hochkomplexe Bauteile in nicht allzu großen Stückzahlen vorhanden sind. Großmotoren sind dabei ein sehr interessantes Feld, weil in diesen Sektoren extremer Wert auf die Verbesserung der Wirkungsgrade und CO2-Reduktion gelegt wird, die Stückzahlen niedriger sind – und der Preis nicht so entscheidend ist. Generell gilt: Überall, wo hohe Komplexität der Funktionen mit engen Bauräumen und strikten Gewichtszielen verbunden sind, braucht es neue moderne Fertigungsverfahren wie den 3D-Druck. Entscheidend wird sein, Topologie-Optimierungen voranzutreiben, um neue Lösungen zu bieten – vor allem dort, wo konventionelle Verfahren an ihre Grenzen stoßen.

Welche Stärken sehen Sie im 3D-Metalldruck?

Christof Knollmayr: Wenn wir von Motoren-Entwicklung sprechen, dann reden wir nahezu ausschließlich vom 3D-Metalldruck. Dort, wo mehrere Bauteile mit verschiedenen Funktionen zusammengeführt werden, dort werden die Bauteile meist komplexer. Herkömmliche Fertigungsverfahren sind hier in der Lösungsfindung einschränkend. Das ist auch der Grund warum auch immer mehr klassische Komponenten mit 3D-Druck-Metallverfahren umgesetzt werden – in unserem Bereich etwa Zylinderköpfe und Zylinderlaufbahnen, wo wir Anwendungen wie Kühlung, Verbrennung und Strukturfunktionen verbinden. Darüber hinaus sehe ich auch Potenzial im Bereich Kurbeltrieb, speziell bei den bewegten Bauteilen. Mit bionischen Formen und Strukturoptimierung können hier eklatante Gewichtsreduktionen erzielt werden, welche direkt in Reibungs- und damit CO2- Reduktion mündet.

Was braucht es noch für den Paradigmenwechsel hin zum 3D-Druck?

Christof Knollmayr: Während die Kosten noch sinken müssen, sollte die Prozesssicherheit steigen. Wir sind aber auf einem guten Weg und ich bin der Auffassung, dass der 3D-Druck eine wesentliche Unterstützung zur Weiterentwicklung der Verbrennungskraftmaschine ist.