Jay Lenos Garage ersetzt Oldtimerteile für 1/10 der Kosten – mit Lösungen von 3D Systems

Jay Leno wird der Erste sein, der Ihnen sagen wird, dass die Begeisterung für alte Autos nicht unbedingt mit einer Begeisterung für alte Technologien einhergehen muss. Tatsächlich hat Lenos Liebe zu alten Autos die Entwicklung neuer Technologien gefördert, um seine unbezahlbare Fahrzeugsammlung funktionsfähig zu halten, wie es bei seinem kürzlich restaurierten Owen Magnetic von 1916 der Fall war. Der Ventildeckel des über einhundert Jahre alten Oldtimers war korrodiert. Leno, der ehemalige Gastgeber von The Tonight Show und aktuelle Star der CNBC-Sendung Jay Leno’s Garage, benötigte ein Ersatzteil, das ebenso gut funktioniert wie das Original und dessen Herstellung keine Unsummen an Geld verschlingt. Als Stammkunde und Mitarbeiter von 3D Systems nutzte Lenos Team einen digitalen Workflow, um einen neuen und verbesserten Ventildeckel zu entwickeln. Das so entworfene Teil wurde dann an die On-Demand-Fertigung von 3D Systems geschickt, um ein 3D-gedrucktes Feingussmuster zu erstellen. Dank der durchgängigen Fertigungslösungen von 3D Systems konnte Lenos Team den maroden Ventildeckel schließlich zu einem Zehntel der Kosten herkömmlicher Methoden ersetzen.

Alte Autos instand zu halten ist nicht erst dann eine Herausforderung, wenn die Autos hundert Jahre alt sind. Nach einigen Jahrzehnten werden die Ersatzteile knapp, sodass die Kosten für diese Teile entsprechend steigen. Da Reparaturen schwierig und teuer sind, landen Autos, die ein ganzes Jahrhundert überleben, in der Regel in Museen und Privatsammlungen. Dort werden sie dann zu Sehenswürdigkeiten. Als eingefleischter Autoliebhaber war Jay Leno jedoch fest entschlossen, dass dies nicht das Schicksal seines 1916 Owen Magnetic sein würde. Dieser war eines der ersten kommerziell erhältlichen Gas-Elektro-Hybridautos.

Damit die Räder seines Owen Magnetic sich weiterdrehten, mussten Leno und sein Team ein besonderes Problem lösen. „Als wir mit der Restaurierung begannen, sah der Ventildeckel, der die Kühlflüssigkeit durch den Motor leitet, aus wie ein Stück Schweizer Käse“, so Leno. „So ein Teil findet man nicht auf dem Schrottplatz. Am Originalteil kann man sehen, dass schon viele Reparaturversuche fehlgeschlagen sind. Scheinbar hat man mit verschiedenen Klebern versucht, das Teil zu reparieren“.

Jim Hall, Lenos leitender Ingenieur, erhielt die Aufgabe, eine bessere Lösung für die Reparatur des Ventildeckels zu finden. Für Hall sind anspruchsvolle Reparaturarbeiten an Autos nichts Ungewöhnliches. Er ist immer auf dem neuesten Stand der Technik und war innerhalb weniger Stunden auf dem besten Weg zu einer Lösung für das Problem. „Da die Reparatur des Original-Ventildeckels für uns keine realistische Option war, bestand mein Ansatz darin, das Originalteil mit Hilfe einiger neuer Technologien zu verbessern“, so Hall.

Der Reverse Engineering Workflow begann mit einem 3D-Scan des Original-Ventildeckels mit einem FARO® Design ScanArm in die Geomagic Design X™ Reverse Engineering Software. Im Gegensatz zu roten Laserscannern sind blaue Laserscanner in der Lage, sowohl die schwarzen als auch die polierten Oberflächen des Originalteils in einem einzigen Durchgang zu scannen. Die Punktwolkendaten wurden dann an das 3D Modeling Services Team von 3D Systems geschickt, das bei der Umwandlung der 3D-Scandaten in ein finales CAD-Modell half.

Die Techniker von 3D Systems arbeiteten mit Hall zusammen, um die Leistung und Ästhetik des Originalteils zu verbessern und gleichzeitig die handwerkliche Authentizität eines hundert Jahre alten Gussteils zu erhalten. Viele der Verbesserungen wurden durch die einzigartigen Toolsets von Geomagic Design X ermöglicht. Die Techniker von 3D Systems konnten so die korrodierte und löchrige Topografie des Originalteils durch glatte Oberflächen ersetzen und gleichzeitig Designelemente sauber extrahieren, um das Erscheinungsbild des Endteils zu verbessern.

Ein Beispiel: Der Name „Owen Magnetic“ auf der Außenseite des Ventildeckels ist in Buchstaben abnehmender Größe angebracht, die in die Begrenzungslinien oberhalb und unterhalb des Textes passen. Im ursprünglichen Design wurden die Buchstaben wahrscheinlich von Hand aus einem Wachsblech geschnitten und am Hauptwachsmodell befestigt. Infolgedessen wies der Text auf dem Originalteil viele Unregelmäßigkeiten auf, sowohl bei einzelnen Buchstaben als auch bei der allgemeinen Ausrichtung der Buchstaben innerhalb der Begrenzungslinien. Hall bat 3D Systems, die Authentizität der nicht ganz perfekten Buchstaben bei der Korrektur der Ausrichtung möglichst zu erhalten. Die Techniker von 3D Systems taten genau das, indem sie die handgefertigten Unvollkommenheiten entlang neuer und verbesserter Linien zuordneten, um dem endgültigen Teil gegenüber dem Original einen polierten Look zu verleihen.

Das Team von 3D Systems arbeitete auch mit Hall zusammen, um Merkmale im stark erodierten Inneren des Teils neu zu gestalten. Nach den Anforderungen von Hall verstärkten die Techniker von 3D Systems mehrere strukturelle Merkmale und verbreiterten deren Anschlüsse, um sie widerstandsfähiger gegen Erosion zu machen. Abschließend erweiterten die Techniker die Montagefläche für den Krümmer um einige Millimeter, um durch einen Fräsvorgang eine glatte Oberfläche für die Dichtung zu schaffen, die das Austreten von Kühlmittel verhindert.

Nachdem das Design des Ventildeckels fertig war, exportierte das Team von On Demand Manufacturing von 3D Systems ein Volumenmodell aus Geomagic Design X und öffnete es in der additiven Fertigungssoftware 3D Sprint™ von 3D Systems. Mit den modernen Tools von 3D Sprint zur Mesh-Erstellung und ‑Bearbeitung wurde das Volumenmodell in ein detailliertes Netz umgewandelt und dann skaliert, um den Schrumpffaktor der Metalllegierung zu berücksichtigen, in der es gegossen werden würde. Die Techniker von 3D Systems richteten den Druck dann als QuickCast®-Modell für die Stereolithografie (SLA) ein. QuickCast-Modelle wurden speziell für den Feinguss entwickelt und sind in erster Linie Hohlkörper, die ein internes Netz aus sechseckigen Stützstrukturen enthalten. Der Aufbau als Hohlform reduziert die benötigte Materialmenge, und die innere Geometrie der QuickCast-Modelle erleichtert die Drainage und das Ausbrennen. Der endgültige Druck erfolgte dann auf einem ProX® SLA 800-Drucker von 3D Systems mit Accura® CastPro™-Harz.

„Unser SLA-3D-Druck bietet die höchste Genauigkeit aller 3D-Druckprozesse“, so Cyle Caplinger, Regional Sales Manager bei 3D Systems. „Da unsere SLA-Stützstrukturen weggebrochen werden können und nicht aufgelöst werden, erfordert die SLA-Technik von 3D Systems nur minimale Nachbearbeitung. Sie erzeugt eine ausgezeichnete Oberflächenveredelung, die zu makellosen Gussmodellen führt.“ Caplinger sagt, dass die Feinguss-Gießerei von der Qualität des QuickCast-Modells von 3D Systems so beeindruckt sei, dass sie nach der Bereitstellung des endgültigen Ventildeckels für den Owen Magnetic ein weiteres Modell anfordern wollte, um es an einen internationalen Gusswettbewerb einzuschicken.

Nach dem 3D-Druck wurde das QuickCast-Feingussmodell an SeaCast, Inc. geliefert, eine Gießerei im Pazifischen Nordwesten der USA. SeaCast verwendete das 3D-gedruckte Gussmodell, um eine Form für den Aluminiumguss zu erstellen, die dann gegossen und zur Endbearbeitung und Anpassung an Jay Lenos Garage geliefert wurde.

Nach dem vorgeschriebenen Planfräsen, Bohren, Lackieren und Polieren montierte Hall den neuen Ventildeckel an seinem Platz auf dem Buda-Motor des Owen Magnetic.

Laut Leno funktioniert es perfekt. „Das ist das Tolle an dieser Art von Technologie“, sagte Leno. „Teile verschwinden nicht mehr im Dunkel der Vergangenheit. Wir können noch hundert Jahre lang so weitermachen.“

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