3D-Drucktechnologie spielt seit Jahrzehnten eine wichtige Rolle bei der Design-Entwicklung von Ford. Schon im Jahr 1988 erwarb Ford den dritten, weltweit überhaupt verfügbaren 3D-Drucker für Design-Prozesse. Der 3D-Druck habe im letzten Jahrzehnt starken Einfluss auf die Herstellung von Prototypen genommen, so Bruno Alves, der im Rapid Technology Center (RTC) von Ford  Europa zuständig für „Rapid Prototyping and Tooling“ ist.

Teile, deren Produktion früher sechs Wochen in Anspruch genommen haben, lassen sich in Abhängigkeit vom verwendeten Drucksystem und der Größe des zu druckenden Objekts heute innerhalb weniger Stunden oder Tage produzieren. Zudem sind die Drucker inzwischen deutlich kosteneffizienter und eignen sich für nahezu alle Arten von Prototypen.

Die europäische Zentrale des Ford „Rapid“-Prototypen-Teams, das auf computergestützte 3D-Drucktechnologie spezialisiert ist, hat ihren Sitz im europäischen Ford Entwicklungszentrum in Köln und arbeitet dort Hand in Hand mit den Abteilungen Design und Produkt-Entwicklung. Je nach Anforderung erstellt das „Rapid“-Prototypen-Team einzelne Fahrzeugteile auf Basis von CAD-Daten, die schichtweise hochfein aufgeschlüsselt werden, um Prototypen im 3D-Verfahren auszudrucken. Die Belastbarkeit der Prototypenbauteile hängt von den verwendeten Materialien ab: Kunststoff, Sand oder Metall. Mit Kunststoff lassen sich beispielsweise schnell komplexe und steife Teile mit hervorragender Oberflächenqualität herstellen, die jedoch auf die Maße 500x300x500 mm begrenzt sind. Ähnliches gilt für Metall. Sand hingegen ermöglicht die Fertigung von Druckgusswerkzeugen für Aluminiumteile. Schicht für Schicht werden diese Materialien unter Verwendung eines Lasers in Form gebracht. Übrigens: Das 500.000ste Prototypenbauteil, das bei Ford mittels 3D-Druck angefertigt wurde, war eine Motorhaube für den neuen Ford Mustang. Bei der von RTC (Rapid Technology Center) verwendeten Druckmaschine handelt es sich um die Objet500 Connex2, die Durchlaufzeiten liegen zwischen einem und vier Arbeitstagen.

Die computerbasierte 3D-Drucktechnologie spielt darüber hinaus eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von ganz realen Ford-Fahrzeugen, da die Entwicklungszeit dadurch erheblich verkürzt wird. Mittels 3D-Druck können Fahrzeugteile für Prototypen innerhalb von wenigen Stunden hergestellt werden: dies ermöglicht Designern und Ingenieuren beschleunigte Arbeitsprozesse bei drastisch reduzierten Kosten. So lassen sich experimentelle Bauteile, die im Zuge der Fahrzeugentwicklung in großer Zahl benötigt werden, zu Stückkosten von weniger als 1.000 Euro herstellen. Des Weiteren spricht die Oberflächenqualität der so entstandenen Objekte für diese Technologie. „So können wir unserer Führungsebene mögliche Design-Alternativen plastisch zeigen und damit Entscheidungen beschleunigen und auf eine sicherere Basis stellen, erklärt Christoph Voigts von der Ford-Designabteilung, wo er seit 2012 als Entwickler im Bereich „Showcar and Design Concepts“ bei Ford Europa arbeitet.

Einsatz für die Design-Entwicklung des Ford GT und des Mondeo Vignale

Mit Hilfe des 3D-Druck entstanden Prototypenteile für den neuen Ford GT wie etwa das Lenkrad im Formel 1-Look, die Schaltwippen sowie einige Komponenten der seitlichen Schwingtüren. Bei der Entwicklung seines Ansaugkrümmers und seines EcoBoost-Rennmotors kam ebenfalls 3D-Druck zum Einsatz. Außerdem setzt das 3 Dimensional Printing neue Maßstäbe bei der Genauigkeit der Entwicklung des neuen GT-Supersportwagens.

Auch beim Design des Ford Mondeo Vignale wurde 3D-Druck verwendet, um einzelne Bauteile zu entwerfen: zum Beispiel der obere Kühlergrill (in Originalgröße) im hexagonalen Vignale-Design mit Aluminiumeinfassung sowie Details der Türen. Die Designer nutzten 3D-Druck, um Vignale-Abzeichen und Details des Außendesigns zu gestalten. Auch die speziellen 19-Zoll-Vignale-Leichtmetallräder und der verchromte Doppelrohr-Endschalldämpfer mit polierter Aluminiumeinfassung wurden im Zuge der Entwicklung als 3D-Modell in originaler Größe ausgedruckt.

Vom Prototyp bis zur Fertigung

Ford arbeitet in den USA mit dem Unternehmen Carbon3D zusammen, um zukünftige Prototyping- und Kleinproduktions-Potenziale zu erforschen. Die Partnerschaft dient zur Entwicklung von fortschrittlichen und besonders belastbaren Harzen für den 3D-Druck. Die Filmindustrie setzt für die Realisierung von Spezialeffekten bereits 3D-Drucktechnologie mit solchen neuen Harzen ein, die unter UV-Licht-Bestrahlung 25 bis 100 Mal schneller aushärten als herkömmliche 3D-Druckmaterialien wie Kunststoff oder Sand. Die resultierenden Teile verfügen über mechanische Eigenschaften, die sogar die Anforderungen für Ford-Fahrzeuge erfüllen. Ford-Designer in den USA haben die Technologie bereits verwendet, um kleine Innenteile für den Ford Focus Electric oder den Ford Transit Connect zu erstellen.

Einzelfertigung schon heute möglich

Heute werden 3D-Drucker noch nicht im Großserien-Produktionsprozess eingesetzt. Wenn die Entwicklung aber in der aktuellen Geschwindigkeit fortschreitet, scheint das in wenigen Jahren möglich zu sein. So könnten sich Kunden dann ihre auf Wunsch designten Bauteile in ihr neues Auto einbauen lassen. Schon heute ist es in Einzelfertigung möglich, Teile von Autos zu produzieren. So wurde der Ford Focus RS, der auf der letzten IAA präsentiert wurde, lediglich um die RS-Teile erweitert. Diese Bauteile wurden passgenau mit einem 3D-Drucker hergestellt und dann lackiert Denkbar wäre das übrigens auch schon für nicht mehr verfügbare Teile von Young- und Oldtimern. Wohl bald schon ein spannendes Feld für innovative Firmen, prophezeit Professor Peter Naumann, Dekan für Industriedesign an der Münchner Hochschule für angewandte Wissenschaften.

3D-Shop im Internet

Allen Besitzern von 3D-Druckern bietet der Ford ab sofort die Möglichkeit, Modellfahrzeuge selbst zu erstellen. Unter https://3d.ford.com betreibt Ford wohl als erster Autohersteller einen lizensierten 3D-Shop im Internet. Dort können die notwendigen 3D-Druckdaten gegen eine geringe Gebühr erworben und heruntergeladen werden. Dazu zählen der Ford GT, der Ford Mustang, der Ford Focus RS oder auch der Ford Fiesta ST sowie zahlreiche weitere Fahrzeugvarianten. Alternativ gibt es dort auch direkt Modellfahrzeuge, die unter Verwendung von 3D-Drucktechnologie angefertigt wurden.