Geschärftes Profil dank Miniaturkunst
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Geschärftes Profil dank Miniaturkunst

Mehr Kunst als Technik: Luft- und Raumfahrt, Automobilproduktion oder Medizintechnik setzen heute auf 3-D-Metalldruck. Lasertechnik und haarfeine Pulverschichten sind die Zutaten für Miniatur-Werkstücke, die jedem Vergleich mit eleganten Skulpturen standhalten. Michelin nutzt die Präzisionstechnologie, um filigrane Reifenprofile dreidimensional zu gestalten.  

Die präzise ausgerichteten, haarfeinen Metallstege erinnern an einen futuristischen Kühlergrill. Doch kühlen sollen die winzigen Elemente keineswegs – ganz im Gegenteil: Die auf den Mikrometer genau aufeinander abgestimmten Zapfen und Kanten aus hitzebeständiger Legierung erreichen bis zu 200 Grad Celsius, wenn sie sich in der Reifenkochform unter hohem Druck in den weichen Gummirohling drücken. Nach wenigen Minuten öffnet sich die dampfende Metallmuschel mit lautem Zischen und gibt einen neuen Autoreifen preis. Das Spiegelbild der ausgetüftelten Metallform glänzt an der Oberfläche des schwarzen Rundlings: Bis zu 3.000 elastische Lamellen, in unterschiedlichen Winkeln und Abständen zueinander positioniert, verteilen sich über den Winterpneu.

Doch erst nach vielen Kilometern enthüllt die Lauffläche, was tatsächlich in ihr steckt: Während die Profilhöhe mit der Zeit nachlässt, öffnen sich in der Tiefe neue Lamellen und Gripkanten, die über die gesamte Laufzeit für maximalen Kraftschluss mit der Straße sorgen. Um solche komplexen Reifenprofile zu erstellen, stoßen herkömmliche Techniken zur Gestaltung der Reifenkochform endgültig an ihre Grenzen. Deshalb hat sich Michelin schon vor 15 Jahren mit dem damals noch jungen 3-D-Metalldruck befasst, der völlig neue Designmöglichkeiten bietet.

 

Skulpturale Kunst: Wegweisender Formenbau für Premiumreifen

Bis zur Produktionsreife des 3-D-Metalldrucks war es ein weiter Weg: In den Anfangsjahren diente die Technik nur zum Prototypen- und Modellbau, heute hat Michelin die sogenannte additive Fertigung dreidimensionaler Reifenkochformen fest im Fertigungsprozess etabliert. Steht das neue Profildesign für einen Reifen fest, beginnt der Formenbau in eigens dafür konstruierten Anlagen. Metall wird in Pulverform in Schichten von weniger als 500 Mikrometern – das entspricht zwei bis drei Blatt Papier  – auf eine Grundplatte aufgebracht. Ein Laserstrahl verflüssigt das Metallpulver auf präzise berechneten Bahnen. Sobald das Material abgekühlt ist, senkt sich die Grundplatte, eine weitere Pulverschicht wird aufgetragen und erneut in kürzester Zeit erhitzt. Ist der Prozess beendet, muss die Form lediglich von Pulverresten befreit werden und kann dann direkt zur Reifenherstellung eingesetzt werden. Dabei entstehen filigrane Formen, die an die Eleganz skulpturaler Kunstobjekte heranreichen und mit klassischen Verfahren der Metallumformung längst nicht mehr darstellbar sind.

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Die im 3-D-Metalldruck produzierten Metallstege ermöglichen eine Gestaltung der Reifenlauffläche, die mit herkömmlichen Verfahren nicht darstellbar sind.

 

Formlose Fertigung: ressourcen- und umweltschonend

Das Fertigungsverfahren bringt gleich mehrere wichtige Vorteile mit sich: Es wird immer nur so viel Material wie nötig eingesetzt, unter Umwelt- und Kostenaspekten ungünstiger Materialabfall entfällt. Darüber hinaus kann eine einmal programmierte Form dank Digitalisierung jederzeit und auch an einem anderen Produktionsstandort wieder reproduziert werden. Ebenso lassen sich einmal entwickelte Formen durch Umprogrammieren schnell, flexibel und kosteneffizient modifizieren und weiterentwickeln. Dadurch sinken Konzeptionszeiten und -kosten deutlich. Die Entwicklungsdauer für die Negativprofilformen verkürzte sich durch das neue Fertigungsverfahren von drei auf eine Woche.

Heute nutzt Michelin rund 30 3-D-Druckmaschinen in Nordamerika und Frankreich, um Kochformen für die unterschiedlichsten Reifenmodelle zu erstellen: Dazu gehören der Lkw-Reifen MICHELIN X Line Energy ebenso wie der weitverbreitete  MICHELIN CrossClimate für den Pkw-Einsatz oder der MICHELIN Road 5 Motorradreifen.

 

Hightech-Partnerschaft: Das Joint Venture AddUp

Michelin und der französische Technologieentwickler und Anlagenbauer Fives haben 2015 Joint Venture AddUp gegründet. Das Start-up ist auf die additive Fertigung von Metallteilen spezialisiert und kann auf Basis von Stahl-, Nickel-, Titan- oder Aluminiumlegierungen Werkstücke fertigen. Auf Wunsch liefert AddUp aber auch komplette 3-D-Druckanlagen. Das Kundenspektrum reicht von der Luft- und Raumfahrtbranche über die Automobil-, Energie- und Luxusindustrie bis zur Medizintechnik.

2018 erfolgte die Übernahme von BeAM in Straßburg, einem Spezialisten für DED-Technologie (Directed Energy Deposition), das die von AddUp perfektionierte Laserstrahlschmelztechnologie ergänzt. Mit der Mehrheitsbeteiligung an Polyshape hat AddUp zudem einen kompetenten Partner für Kleinserien und Prototypen – vor allem im Autorennsport – an seiner Seite.