General Motors entwickelt erste 3D-gedruckte Sitzhalterung für Autos

Der Konzern regiert auf die steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen

Die 3D-gedruckte Sitzhalterung ist mithilfe des Generativem Design-Ansatzes 40 Prozent leichter und 20 Prozent stabiler. Ingenieure haben damit größere Möglichkeiten zu experimentieren.

General Motors fertigt erstmals Sitzhalterungen mit Additiver Fertigung./Bild: General Motors

In Kooperation mit Autodesk entwickelte der US-amerikanische Automobilkonzern General Motors (GM) die erste 3D-gedruckte und funktional optimierte Sitzhalterung. Die Standardkomponente befestigt Sicherheitsgurtverschlüsse an Sitzen und Sitze am Fahrzeugboden und wurde mithilfe der Generativen Design-Technologie der Software-Lösung Autodesk Fusion 360 entwickelt. Eine Sitzhalterung besteht normalerweise aus acht miteinander verschweißten Teilen. Mithilfe der Software konnten die GM-Ingenieure mehr als 150 alternative Designs generieren und sich für ein Design entscheiden, das nur aus einem einzigen Edelstahlteil besteht. Das Endprodukt ist 40 Prozent leichter und 20 Prozent stärker als die bisherige Sitzhalterung des Unternehmens.

Die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen (auch Electric Vehicle oder kurz EV) steigt stetig. GM plant, bis 2023 mindestens 20 Elektrofahrzeuge auf den Markt zu bringen – die Produktion ist im Vergleich zu traditionellen Autos sehr viel teurer und komplexer. Gerade bei diesen Fahrzeugen spielt das Gewicht eine große Rolle, um Reichweite und Komfort garantieren zu können. Gleichzeitig dürfen die Entwicklung und Produktion der einzelnen Komponenten nicht allzu zeitintensiv und komplex sein. Aus diesem Grund entschied sich GM für einen disruptiven Ansatz und eine Generative Design-Lösung. Generatives Design ist ein relativ neuer Designansatz, der maschinelle Intelligenz und Cloud Computing nutzt, um schnell eine breite Palette von Designlösungen zu generieren, die den spezifischen Anforderungen der Ingenieure entsprechen. Designteams können einen größeren Designraum erforschen, die sich gleichzeitig an den vorgegebenen Fertigungs- und Leistungsanforderungen orientieren.

„Ein Fahrzeug besteht aus über 30.000 Komponenten. Unser Ziel ist es, diese Anzahl zu verringern und somit Gewicht zu sparen und Komplexität zu reduzieren“, sagt Kevin Quinn, Director of Additive Design and Manufacturing bei GM. „Mithilfe des Generativen Designs können wir basierend auf Cloud-Technologien und Künstlicher Intelligenz verschiedene Design-Lösungen für Komponenten erforschen und so innovative Ansätze finden, die uns fit für die Zukunft machen – denn nach den Elektrofahrzeugen stehen mit den autonomen Fahrzeugen bereits die nächsten Herausforderungen vor der Tür, die es zu bewältigen gilt. Elektrifizierung und autonome Fahrzeuge werden die Weichen für unsere Branche stellen. Wir möchten mithilfe der additiven Fertigung und des Generativen Designs einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil in diesem Bereich erlangen.“

Ingenieure können mit Designs experimentieren, um das Optimum zu finden

Die Sitzhalterung ist die erste Komponente, die GM auf diese Weise entwickelte. Dafür legten Ingenieure Ziele und Einschränkungen für die Bauteilkonstruktion fest, darunter Parameter wie Materialien, Herstellungsverfahren und Budget. Diese Informationen wurden anschließend in die Software eingegeben. Diese nutzt dann einen Algorithmus zur Analyse und Bewertung aller möglichen Design-Vorschläge und empfiehlt basierend darauf eine optimale Lösung. Ingenieure haben somit die Möglichkeit, zu experimentieren – das ist mit traditionellen Methoden aus Kostensicht kaum umsetzbar. Generatives Design und additive Fertigung können unendliche Designlösungen mit minimalen Investitionen umsetzen. Eine einzige Software kann unzählige Teile und unbegrenzte Formen erzeugen – einschließlich organischer Formen und interner Gitter–, die sich ein Mensch alleine nicht vorstellen kann.