Projekt auf einen Blick
- Komponente: 7075-T6 Spezial-Lenkhebel (Fahrwerk)
- Kernherausforderung: Bearbeitung eines 2.50 mm dünnwandigen Flansches mit asymmetrischer Geometrie
- Prozessablauf: 5-Achsen CNC-Fräsen + Schwarzeloxierung
- Lieferergebnis: Innerhalb von 9 Werktagen fertiggestellt und in die Niederlande versandt.
Hintergrund des Automobil-Prototypenprojekts
Im Mai 2026 erhielt unsere Projektmanagerin May eine Angebotsanfrage von Bailey Summer Hoogendoorn, die das Maschinenbauteam der Hochschule Rotterdam vertrat . Das Team entwickelte ein Prototypfahrzeug für den Shell Eco-marathon und benötigte die Fertigung von zwei maßgefertigten Aluminium-Achsschenkeln für die Vorderradaufhängung.
Der Projektzeitplan sah vor, dass die Komponenten innerhalb von neun Werktagen bearbeitet, geprüft und in die Niederlande geliefert werden mussten. Da dieses akademische Forschungsprojekt über ein begrenztes Budget verfügte, entschied sich FastPreci, die Initiative zu unterstützen. Nach internen Gesprächen vereinbarten wir eine teilweise Kostenübernahme. Als Fertigungsingenieur im Projekt arbeitete ich mit May zusammen, um die erste technische Prüfung durchzuführen und einen Produktionsablauf zu erstellen, der die Maßvorgaben der Aufhängungsbaugruppe erfüllte.
Zusammenfassung der technischen Spezifikationen
| Parameter | Projektanforderungen |
| Komponentenname | Speziell angefertigte Achsschenkel (Fahrwerkssystem) |
| Primäres Material | 7075-T6 Aluminiumlegierung |
| Kritische Montagetoleranz | ±0.05 mm (Zylindrische Wellen und Presspassungsbohrungen) |
| Reibungskoeffizient | Ra 3.2 |
| Oberflächenbearbeitung | Eloxiert (Schwarz, Glänzend) |
| Primäres Inspektionswerkzeug | Koordinatenmessmaschine (CMM) |
| Produktionszeitplan | Innerhalb von 9 Werktagen (Lieferung vor dem geplanten Termin) |
| Application Environment | Shell Eco-marathon Prototypfahrzeug |
Risiken bei der Bearbeitung asymmetrischer Geometrien und dünnwandiger Bauteile
Bei der Auswertung der technischen Zeichnungen identifizierten wir zwei wesentliche geometrische Einschränkungen, die Fertigungsrisiken mit sich brachten:
Asymmetrische Werkstückspannkomplexität
Die Achsschenkel weisen eine asymmetrische Geometrie mit komplexen Winkeln auf. Die Bearbeitung auf einer Standard-3-Achs-Fräsmaschine erfordert drei bis vier unabhängige Aufspannvorrichtungen. Jeder manuelle Dreh- und Wiedereinspannvorgang birgt das Risiko von Indexierungsfehlern. Diese kumulativen Fehler beeinträchtigen die Einhaltung der strengen Toleranz von ±0.05 mm für die kritischen Lagerbohrungen und zylindrischen Wellen.
Die 2.50 mm dünne Wandstärke
Die Bauteilkonstruktion umfasste einen Flanschabschnitt mit einer Wandstärke von 2.50 mm. Das Bearbeiten von 7075-T6-Aluminium auf diese Stärke birgt das Risiko von Materialverformungen. Die durch die Fräswerkzeuge erzeugten mechanischen Kräfte und die lokale Wärmeausdehnung können dazu führen, dass sich die dünne Wand vom Werkzeug wegdrückt. Dies kann Wandstärkenschwankungen, Rattermarken oder geometrische Verformungen zur Folge haben.
DFM-Überprüfung und 5-Achsen-Prozessplanung
Um diese Einschränkungen vor dem Materialzuschnitt zu beheben, haben wir eine direkte Überprüfung der fertigungsgerechten Konstruktion (Design for Manufacturability, DFM) mit Baileys Team initiiert.
Der erste Fertigungsvorschlag
Um das Risiko von Verformungen dünner Wände zu minimieren und die Vorrichtungsentwicklungszeit zu verkürzen, schlug ich zunächst eine segmentierte Fertigungsstrategie vor. Der Plan sah vor, einzelne, einfachere Unterkomponenten auf einer Standardfräsmaschine zu bearbeiten und diese anschließend durch Präzisionsschweißen zu verbinden.
Strukturelle Einschränkungen und Auswahl des endgültigen Verfahrens
May teilte diese DFM-Anmerkungen Bailey mit, der erklärte, dass die Achsschenkel während der Streckentests variablen dynamischen Belastungen ausgesetzt sein würden. Das Einbringen einer Schweißverbindung würde eine Wärmeeinflusszone (WEZ) erzeugen, in der sich die mechanischen Eigenschaften der Legierung 7075-T6 verschlechtern und somit eine potenzielle Ermüdungsbruchstelle darstellen würden. Die Anwendung erforderte eine selbsttragende, einteilige Konstruktion.
Auf Basis dieser Strukturparameter haben wir das Projekt an unser 5-Achs-CNC-Bearbeitungszentrum weitergeleitet und dabei eine zweistufige Fertigungsstrategie umgesetzt:
- Einzelaufbau-Befestigung: Durch die Fixierung des Rohblocks aus 7075-T6 in einer einzigen Spannvorrichtung wurde der Spindelzugang aus verschiedenen Winkeln automatisch ermöglicht. Dies entfiel auf manuelles Nachjustieren, wodurch sich kumulative Einstellfehler verringerten und die Rundlaufgenauigkeit der Bohrungen von ±0.05 mm erhalten blieb.
- Dünnwand-Kontrollstrategie: Um den 2.50 mm Flansch ohne Durchbiegung zu bearbeiten, habe ich mehrstufige Taschenbearbeitungsroutinen mit temporären Stützstrukturen programmiert, die Schnitttiefe reduzierten und die Vorschubgeschwindigkeiten optimierten, um den Werkzeugdruck während des gesamten Zyklus zu minimieren.
CMM-Prüfung und Qualitätskontrolle
Nach der Bearbeitung wurden die Bauteile gereinigt und zur Überprüfung anhand der technischen Spezifikationen in unser Prüflabor weitergeleitet:
- Maßkontrolle: Wir verwendeten eine Koordinatenmessmaschine (KMM), um die kritischen zylindrischen Schnittstellen und Befestigungslöcher zu prüfen. Die Messdaten bestätigten, dass alle kritischen Baugruppenabmessungen innerhalb der geforderten Toleranz von ±0.05 mm lagen.
- Oberflächenstruktur und Beschichtung: Die roh bearbeitete Oberfläche wurde auf eine Rauheit von Ra 3.2 eingestellt. Diese gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit ermöglichte eine konsistente chemische Bindung während der nachfolgenden Schwarzglanz-Anodisierung. Die Oberflächenbehandlung gewährleistete den erforderlichen Korrosionsschutz und sicherte gleichzeitig die Einhaltung der endgültigen Präzisionstoleranzen der Montagepositionen.
Produktionszeitplan und Logistikmanagement
Während ich die Fertigung leitete, überwachte May den Projektzeitplan und die Logistik. Sie lieferte regelmäßig Statusberichte, darunter auch Fotos des laufenden Bearbeitungsprozesses der maßgefertigten Achsschenkel während des Fräsvorgangs.
Darüber hinaus koordinierte May im Vorfeld die internationale Logistikdokumentation, die Zollformalitäten und die Einfuhrbestimmungen für die Niederlande. Diese Vorbereitung stellte sicher, dass die Komponenten potenzielle Zollengpässe umgingen. Die Produktion wurde vor dem vereinbarten Zeitplan von neun Werktagen abgeschlossen und ausgeliefert.
Kundenfeedback und Erfahrungsberichte
Nach der Installation und Montage gab Bailey Summer Hoogendoorn die folgende Bewertung über Trustpilot ab :
„Von Anfang an haben sie aktiv mit uns darüber nachgedacht, was technisch möglich ist und wie die Teile am besten gefertigt werden können. Ihr technischer Input und ihre Bereitschaft, bei der Optimierung des Designs mitzuwirken, waren für unser Projekt von unschätzbarem Wert.“
„Während der Fertigung schickten sie uns sogar Fotos der Teile im Entstehungsprozess, was uns viel Vertrauen gab und wirklich toll war. Sie hielten mich auch bezüglich Versand, Zoll und Importkosten stets auf dem Laufenden, was den gesamten Prozess reibungslos und stressfrei gestaltete. Die endgültige Qualität der Aluminiumteile entsprach genau unseren Erwartungen.“
Fertigungseinblicke für Beschaffungsteams
Dieses Prototypenprojekt verdeutlicht verschiedene Fertigungsrealitäten für komplexe Fahrwerkskomponenten:
- DFM-Zusammenarbeit in der Vorproduktion: Proaktive technische Überprüfungen sind notwendig, um die strukturellen Anforderungen mit den Gegebenheiten der Fertigung in Einklang zu bringen. Die frühzeitige Erkennung von Risiken wie Durchbiegung dünner Wände oder Toleranzüberschreitungen vor Produktionsbeginn verhindert Materialverschwendung und Verzögerungen im Produktionsablauf.
- Nutzung von Mehrachsenanlagen: Asymmetrische Bauteile mit hohen Anforderungen an die Rundlaufgenauigkeit profitieren von der 5-Achs-CNC-Bearbeitung. Die Reduzierung der Anzahl unabhängiger Spannvorrichtungen ist eine effektive Methode, um kumulative Spannfehler zu vermeiden.
- Direkte Kommunikation mit den Ingenieuren: Durch den Wegfall von Kommunikationsebenen zwischen dem Designteam des Kunden und den Produktionsingenieuren des Werks wird sichergestellt, dass die technischen Anforderungen präzise in die Fertigung umgesetzt werden.
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Häufig gestellte Fragen
Warum ist eine 5-Achs-CNC-Bearbeitung für asymmetrische Achsschenkel im Automobilbereich erforderlich?
Asymmetrische Geometrien mit komplexen Winkeln erfordern auf herkömmlichen 3-Achs-Fräsmaschinen mehrere Aufspannungen, was zu kumulativen Indexierungsfehlern führen kann. FastPreci nutzt 5-Achs-CNC-Bearbeitung, um den Rohblock aus 7075-T6 in einer einzigen Aufspannung zu fixieren. Die Spindel erfasst alle Merkmale automatisch aus verschiedenen Winkeln, wodurch manuelles Neuindexieren entfällt und die Konzentrizität der Merkmale erhalten bleibt.
Wie hat FastPreci die Toleranz von ±0.05 mm bei kritischen Montagebohrungen eingehalten?
Um eine Toleranz von ± 0.05 mm bei Lagerbohrungen und Wellen zu erreichen , führte FastPreci alle kritischen Schrupp- und Schlichtbearbeitungen in einer einzigen 5-Achs-Aufspannung durch. Durch den Verzicht auf das erneute Einspannen der Teile zwischen den Bearbeitungsschritten wurden manuelle Positionierabweichungen vermieden. Die endgültige Ausrichtung und die geometrischen Beziehungen wurden ausschließlich durch die mechanische Positioniergenauigkeit der CNC-Maschine bestimmt.
Wie wurde die Durchbiegung dünner Wände beim Fräsen von 7075-T6-Aluminium bis auf 2.50 mm minimiert?
Um Materialverformungen und Wärmeausdehnung beim Fräsen bis zu 2.50 mm zu vermeiden, programmierte FastPreci mehrstufige Taschenfräsroutinen und integrierte strukturelle Stützen während des Bearbeitungsprozesses. Bearbeitungsrisiken wie Rattern und geometrischer Verzug wurden minimiert, indem die Schnitttiefe reduziert und die Vorschubgeschwindigkeiten über den gesamten Zyklus optimiert wurden, um die Belastung der einzelnen Fräser zu verringern.
Welche Prüfmethode wurde verwendet, um die Maßgenauigkeit von CNC-Prototypen?
Eine Koordinatenmessmaschine (KMM) wurde eingesetzt, um kritische zylindrische Schnittstellen und Befestigungslöcher zu prüfen und die Einhaltung der Toleranz von ± 0.05 mm zu verifizieren. Ein Oberflächenrauheitsmessgerät bestätigte zudem, dass die Rohoberfläche den Referenzwert von Ra 3.2 erfüllte. Diese quantitativen Messverfahren gewährleisteten die Bauteilgenauigkeit vor dem Aufbringen der schwarzen, glänzenden Eloxalschicht.
