Januar 20, 2020

Auch abseits der Rennstrecke auf der Überholspur

Wer den Namen «Sauber» hört, denkt sofort an die Formel 1 und an Peter Saubers legendäres Schweizer Rennteam. Und obwohl diese Assoziationen korrekt sind, greifen sie zu kurz: Denn Sauber entwickelt längst nicht mehr nur Hightech für die Rennstrecke – sondern treibt Innovationen in vielen technischen Bereichen voran, wie etwa dem industriellen 3D-Druck. Warum das Hinwiler Unternehmen hier die Pole-Position hat, wollte «Fokus Erfolgreiche Industrie» vor Ort herausfinden.

Von einem Formel-1-Wagen geht eine besondere Aura aus: Seine aerodynamische Linienführung, das Hightech-Pilotencockpit sowie die breiten Reifen machen den Boliden zu einem Sinnbild für Dynamik, Kraft – und Ingenieurskunst. «Und genau diese Engineering-Expertise bringen wir von der Rennstrecke in die Betriebe von Unternehmen», erklärt Christoph Hansen, Director Technology and Innovation von Sauber Engineering. Die zur Sauber Group gehörende Firma entstand aus der Notwendigkeit heraus, Rennwagen immer schneller, leichter und gleichzeitig zuverlässiger zu machen. «Darum sind wir bei Sauber Engineering heute spezialisiert auf die Entwicklung innovativer Methoden sowie die Fertigung hochwertiger Komponenten, die es vorher so nicht gab.»

Dass man die dafür notwendigen Erkenntnisse, Methoden und Technologien auch ausserhalb des Rennzirkus nutzbar macht, liegt für Christoph Hansen auf der Hand. «Denn schliesslich decken sich viele Herausforderungen und Ansprüche aus der Formel 1 mit denjenigen von Firmen, die zum Beispiel in der Industrie tätig sind.» Dazu gehöre etwa der Bedarf an Komponenten, die sich schnell in grossen Stückzahlen produzieren lassen und dabei leicht, stabil sowie hochpräzise sind. Genau das kann Sauber Engineering seinen Kunden bieten – und zwar massgeschneidert.

Neue Möglichkeiten ausloten

Der Schlüssel dazu liegt in der additiven Fertigung, die gemeinhin auch als 3D-Druck bekannt ist. Im Formel 1-Kerngeschäft der Sauber Group kommt dieses Verfahren zum Beispiel bei der Produktion von Chassis-Komponenten zum Einsatz. «Der 3D-Druck eröffnet uns hier ganz neuen Möglichkeiten, die aber auch ein Umdenken nötig machen», erklärt Christoph Hansen. Denn anders als bei «klassischen» Herstellungsverfahren wie dem Fräsen, werden bei der additiven Fertigung Komponenten «von Null auf» erschaffen: Schicht um Schicht entsteht im 3D-Drucker ein Einzelteil aus den verwendeten Grundmaterialen. «Das Anwendungsspektrum der additiven Fertigung ist schlicht gewaltig», betont Jonathan Herzog, der bei Sauber Engineering als Head of Projekt Management and Sales tätig ist. Ein perfektes Beispiel dafür liefert ein Firmenkunde von Sauber Engineering: Das Schweizer Unternehmen mischt mit seinen Innovationen den industriellen 2D-Druck-Markt auf. «Und gewisse Komponenten dieser Geräte eignen sich hervorragend für die additive Fertigung», so Jonathan Herzog.

Dazu gehören verschiedene hochkomplexe Bauteile. In einem davon, welches für die Druckqualität verantwortlich ist und knapp zehn Zentimeter misst, wird die Tinte auf eine Temperatur gebracht, bei der sie sich ideal auf Papier auftragen lässt. «Dieses Bauteil wies erhebliches Verbesserungspotenzial auf», sagt Christoph Hansen. Denn obschon seine Produktionskosten gering ausfielen und sich das Teil in grosser Stückzahl produzieren liess, waren sowohl seine Funktionsdauer als auch seine Performance limitiert. Jonathan Herzog: «Wir entwickelten daher gemeinsam mit dem Kunden eine Alternative, bei welcher die Vorzüge des 3D-Drucks voll zum Tragen kommen.»

Kann mehr und kostet weniger

Das neue Bauteil aus dem Hause Sauber entsteht nun komplett per additivem Fertigungsverfahren, und zwar aus Titan. Die Druckerkomponente weist gegenüber ihrer Vorgängerin nun diverse Vorzüge auf: So ist das Einzelteil 57 Prozent leichter, liefert gleichzeitig 20 Prozent mehr Leistung und kostet fast nur noch die Hälfte. Diese Pro-Argumente waren dermassen überzeugend, dass der Kunde die Produktion deutlich erhöhen liess. «Dieser Zuspruch freut uns natürlich sehr und dient uns als Beleg dafür, dass sich unser Fachwissen aus der Formel 1 auch in vollkommen andere Branchen und Anwendungsbereiche übertragen lässt.»

Mit der richtigen Technologie ans Ziel

Die Grundlage für das Verständnis der Technologie wurde vor 25 Jahren in der Applikation für die Aerodynamische Entwicklung im Windkanal gelegt. Damals wurden die Teile extern bezogen. Da sich aber die Anforderungen an die Technologie erhöhten und der Bedarf an additiv gefertigten Teilen von Jahr zu Jahr zunahm, bestand die logische Konsequenz für Sauber darin, in einen eigenen Maschinenpark zu investieren. Zunächst konzentrierte man sich darauf, die Vorteile der additiven Fertigung in Kunststoff optimal zu nutzen. Dazu bediente man sich der hochauflösenden Stereolithographie (SLA) sowie dem Selektiven Lasersintern (SLS) mit dem eigen entwickelten Kohlefasergefülltem PA12 (HiPAC), welches auch Anwendung am Rennfahrzeug und in der Industrie findet. Ein weiterer wichtiger Schritt stellt das «metallische 3D Druck»-Verfahren (DMLS) dar. «Denn dies bietet uns weitreichendere Möglichkeiten», so Hansen.

Um sich die notwendigen DMLS-Kompetenzen anzueignen, ging Sauber Engineering im Jahr 2017 eine Partnerschaft mit einem holländischen Technologie-Unternehmen ein. Deren industrieller 3D-Printer ist prädestiniert für den dreidimensionalen Druck mit Metallverbindungen. Und die Maschinen sind äusserst eindrücklich, wie «Fokus Erfolgreiche Industrie» vor Ort in Hinwil feststellen durfte: Der Industrie-Drucker weist die Höhe eines Kleiderschranks auf und ist rund zehn Meter lang. In seinem «Chassis» ist eine ganze Produktionsstrasse untergebracht. So kann der Druckprozess unter idealen atmosphärischen Bedingungen stattfinden. Dank moderner Sensortechnologie lassen sich alle Produktionsschritte jederzeit überwachen. «Damit können wir einen Rund-um die-Uhr-Betrieb gewährleisten, der hocheffizient abläuft und gleichzeitig höchste Qualität liefert», sagt Jonathan Herzog

Wo ein rauer Wind weht

Bisher kam Saubers Expertise in der additiven Kunststoff-Fertigung hauptsächlich bei der Herstellung von Auto-Bauteilen zum Tragen, die im Hightech Windkanal am Standort Hinwil getestet wurden. Denn die aktuellen Formel-1-Bestimmungen verpflichten alle Teams, Aerodynamik-Tests im Windkanal anhand eines 60-Prozent-Modells des Wagens vorzunehmen. «Additive Fertigung eignet sich hier hervorragend, um die hochpräzisen Modell-Komponenten herzustellen», betont der Director Technology and Innovation. Von den im Windkanal gewonnenen Erkenntnissen profitieren auch die anderen Unternehmensbereiche. Christoph Hansen: «So befeuert jede einzelne Innovation die nächste, wovon letztlich die gesamte Gruppe profitiert – und das wiederum kommt direkt unseren Kunden zugute.»