Wie Mensch und Maschine gemeinsam das Auto der Zukunft entwickeln

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Das Modellieren – Formfindung zwischen Roboterzellen und Handarbeit

Nach der zum Großteil manuellen Arbeit von der Konzepterstellung über Skizzen bis hin zu ausgereiften perspektivischen Zeichnungen, bekommen die Designer im Tonmodellierungs-Prozess einen ersten dreidimensionalen Eindruck nach bisher überwiegend zweidimensionalen Entwürfen. In Form eines physischen Gesamtmodells werden die Proportionen und die Linienführung des Personenkraftwagens erstmals klar ersichtlich. Anhand des Modells wird ein erster Eindruck des Gesamtfahrzeuges geschaffen, mit dessen Hilfe die Design-Ideen neu beurteilt und überarbeitet werden können.

Für das Clay-Modell wird zunächst ein Grundkörper aus Styrol auf Basis des Adobe-Tape-Renderings erstellt. Die verschiedenen Seitenansichten bilden die Konturen, die auf das Styrol gezeichnet und ausgeschnitten werden, sodass ein Grundkörper mit maßstabsgetreuer Länge, Breite und Höhe entsteht. Anschließend wird der Styrol-Korpus so in Form gebracht, dass er in seiner Form beinahe dem gewünschten Endmodell entspricht. Diese manuellen Arbeitsschritte der Grundkörper-Erstellung können mittels robotergestützter Automation sowie moderner CAD-/CAM-Systeme deutlich vereinfacht und zeitlich verkürzt werden.

Virtuelle Produktentwicklung

Neue Simulationslösungen für die Fahrzeugkonstruktion

Hier kommt der Roboter ins Spiel

Die Roboter fräsen mit hoher Detailtreue 3D-Geometrien mit anspruchsvollen Freiformflächen aus dem Blockmaterial. Dabei ermöglicht das feinporige Styrol eine ansprechende Oberflächengüte – bei dem der Basiskörper des Show-Modells durch diese Frästechnik maßstabsgetreu deutlich schneller und kosteneffizienter angefertigt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Genauigkeit beim Fräsen: Ist der Grundkörper bereits detailliert ausgearbeitet, wird weniger Clay benötigt und dieser kann direkt – auf die mittels Roboterfräse ausgeführte Form des Styrols – aufgebracht werden.

Nach Abschluss der Grundkörper-Erstellung folgt die Arbeit mit dem Clay – einer schwefelhaltigen Modelliermasse auf Wachsbasis, die zu 100 % recyclebar ist und erst nach einer Erwärmung auf circa 60 °C aufgetragen werden kann. Nach dem Auskühlen bildet sie weder Haut noch Risse, somit sind eine saubere und detaillierte Darstellung der Karosserie-Oberfläche sowie die Bearbeitung durch eine Roboterlösung sehr gut möglich.

Ohne den zunehmenden Einsatz von Robotik in der Industrie dauert der Prozess der Clay-Bearbeitung deutlich länger, weil dann mittels Negativ-Schablonen, die die Silhouette der Karosserie aufzeigen, so viel von der Clay-Grundschicht wieder abgetragen werden muss, dass diese der gewünschten Form entspricht. Erst danach werden – ebenfalls in Handarbeit – Details und Konturen im Clay ausgearbeitet.

Roboterzelle fräst detailliert auf Basis der CAD-Daten vor

Automation vereinfacht und beschleunigt diesen Industrieprozess der spanenden Bearbeitung deutlich: Der maßstabsgetreue Plastilin-Körper wird mittels einer Roboterzelle bereits detailliert auf Basis der CAD-Daten vorgefräst. Bei der endgültigen Formgebung allerdings legt immer nochmal der Tonmodelleur Hand an, um letzte Feinheiten in der Kontur zu vollenden.

In beiden Entwicklungsschritten – ob beim Fräsen des Styrol-Körpers oder des anschließenden Clay-Modells – kann die Technik des Roboterfräsens einen hohen Nutzen bei gleichbleibender Qualität gewährleisten. Die präzise Bearbeitung der Modelle in sechs bis acht Achsen haben sowohl in Sachen Kosten- als auch Zeitersparnis großes Potenzial. Besonders weil die Roboterzelle die Möglichkeit bietet, ihre Arbeit nachts zu verrichten, sodass bei zeitkritischen Show-Modellen für Automobil-Messen, sozusagen bis zur letzten Minute am finalen Design gearbeitet werden kann.

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