Leichtbau Bosch definiert Rennsport-Bauteile durch Topologieoptimierung neu

Anbieter zum Thema

Bosch GmbH

halstrup-walcher GmbH

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Franke GmbH

Mit bionischer Topologieoptimierung und Metall-3D-Druck fertigen Bosch Motorsport und das Bosch Additive Solution Center extrem belastbare Leichtbauteile: Material folgt gezielt den Lastpfaden – für über 20 Prozent weniger Gewicht bei maximaler Steifigkeit.

Im Grenzbereich des professionellen Motorsports entscheidet jedes Gramm über Rundenzeiten und Fahrdynamik. Um das physikalische Maximum aus Fahrwerks-, Antriebs- und Strukturbauteilen herauszuholen, rücken Bosch Motorsport und das Bosch Additive Solution Center (ASC) in Nürnberg die simulationsgestützte Topologieoptimierung in den Mittelpunkt ihrer Entwicklungsprozesse. Durch die Verbindung bionischer Berechnungsverfahren mit Metall-3D-Druck entstehen steife und widerstandsfähige Leichtbaukomponenten, die in traditionellen Fertigungsverfahren bislang undenkbar waren – von der ersten Auslegung bis zum streckentauglichen Bauteil in wenigen Wochen.

Topologieoptimierung: Perfekte Symbiose aus Simulation und additiver Fertigung

Klassische Konstruktionsmethoden stoßen schnell an Grenzen, da sie stets die Restriktionen zerspanender Werkzeuge, Gussformen oder Entformungsschrägen berücksichtigen müssen. Die Topologieoptimierung bricht mit diesen Vorgaben: Ausgehend vom definierten Bauraum und den realen Lastkollektiven im Renneinsatz ermitteln moderne Algorithmen den idealen Kraftfluss. Material wird ausschließlich entlang der primären Spannungspfade platziert – Hohlräume und bionische Gitterstrukturen ersetzen massive Materialblöcke. Das Ergebnis ist eine Reduktion des Bauteilgewichts um mehr als 20 Prozent bei gleichzeitig gesteigerter spezifischer Steifigkeit. 

Das Ergebnis ist eine Reduktion des Bauteilgewichts um mehr als 20 Prozent bei gleichzeitig gesteigerter spezifischer Steifigkeit.

Bildergalerie

Funktionsintegration minimiert Bauraum und Fehlerquellen

Neben der reinen Gewichtseinsparung eröffnet die Kombination aus Topologieoptimierung und additivem Design entscheidende Packaging-Vorteile:

• Baugruppen-Konsolidierung: Mehrteilige, geschraubte oder geschweißte Baugruppen lassen sich zu einem einzigen, topologieoptimierten Monolithbauteil zusammenführen.
• Integrierte Funktionen: Interne Kühlkanäle, Strömungsführungen oder Kabelaufnahmen können direkt in die lasttragende Struktur integriert werden.
• Zuverlässigkeit: Weniger Einzelkomponenten und Schnittstellen bedeuten weniger Montageaufwand, geringeren Bauraumbedarf und eine signifikante Reduktion potenzieller Schwachstellen unter extremen Vibrations- und Schockbelastungen.

High-End-Werkstoffe für extreme Beanspruchungen

Die am Rechner optimierten Strukturen werden im ASC Nürnberg aus anspruchsvollen Hochleistungswerkstoffen aufgebaut. Das Spektrum reicht von hochfesten Aluminiumlegierungen über Spezial-Edelstähle bis hin zu hochtemperaturbeständigen Nickelbasis-Superlegierungen (z. B. Inconel). Dadurch halten die bionischen Leichtbaukomponenten höchsten mechanischen Beanspruchungen, transienten thermischen Spitzen sowie Dauervibrationen im Wettbewerb stand.

Vom bionischen Datensatz zum Finish: Durchgängige Prozesskette

Die Stärke der Partnerschaft liegt im geschlossenen Entwicklungs- und Fertigungsprozess aus einer Hand:

• Design & Simulation: Bionische Topologieoptimierung und „Design for Additive Manufacturing“ (DfAM), abgestimmt auf reale Streckendaten durch Bosch Motorsport.
• Industrieller Großanlagendruck: Skalierbare Fertigung auf modernen Multilaser-Systemen wie der Nikon SLM NXG XII 600 im ASC Nürnberg.
• Präzisionsfinish & Validierung: CNC-Endbearbeitung funktionskritischer Schnittstellen, Wärmebehandlung zur Spannungsarmierung und lückenlose Qualitätssicherung nach Standards der Automobilindustrie.

Dank dieses durchgängigen Workflows lassen sich unterschiedliche Topologievarianten parallel fertigen und zeitnah auf Prüfständen sowie im Streckentest validieren. Entwicklungs- und Iterationszyklen verkürzen sich damit von Monaten auf wenige Wochen.