Reifenprofile: JENscan® Tire ermöglicht laserbasierte Reifenbemusterung in der Prototypenfertigung
Der Markt verlangt nach fortschrittlichen Reifentechnologien. Wachsende Ansprüche an Sicherheit, Komfort, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit erfordern fortlaufend neue Ideen für das Profildesign von Reifen. Parallel dazu wünschen sich die Fahrzeughersteller gemäß dem automobilen Trend zur Variantenvielfalt immer häufiger individuelle Reifen für ihre jeweiligen Modelle. Doch während der Innovationsdruck durch die zunehmende Spezialisierung der Reifen steigt, gestaltet sich die Marktreife oft zeitintensiv. In der klassischen Prototypenfertigung werden Reifenprofile manuell in die Rohlinge geschnitzt. Die Bearbeitungszeit eines einzelnen Reifens liegt hier bei etwa einer Woche. Das stellt die Entwicklungsingenieure vor eine Herausforderung. Für diese hat Jenoptiks Geschäftsbeeich Laserprocessing eine Lösung entwickelt: die JENscan®-Tire-Technologie von Jenoptik. JENscan® Tire verkürzt die Zykluszeiten der Reifenentwickler signifikant. Zudem hebt sie die Leistungsfähigkeit zukünftiger Reifenmodelle durch zusätzliche Design-Optionen auf eine neue Ebene.
Die zentralen Herausforderungen der Reifenentwicklung und Protoypenfertigung im Tire Carving
Reifenprofile
Das Design eines Reifenprofils bestimmt die Eigenschaften des Reifens und des Fahrzeugs. Die Struktur der Reifenoberfläche soll maximale Haftung und geringen Rollwiderstand gleichzeitig gewährleisten. Winterreifen sorgen für die Traktion auf Schnee und Eis, Sommerreifen erfordern ausgeklügelte Aquaplaning-Funktionen. Der Markt fragt jedoch nach Ganzjahresreifen. Ziel ist, dass sie leise abrollen und kleine Unebenheiten unmerklich abfedern. Zugleich sollen sie Benzin oder Strom sparen sowie robust und langlebig sein.
Reifenrohlinge
Die Gummimischung ist neben Reifenprofil und Karkasse das wichtigste Unterscheidungsmerkmal der Reifenhersteller. Doch Reifenrohlinge können nicht zu einhundert Prozent identisch gefertigt werden, da der Werkstoff besondere Herausforderungen in der maschinellen Bearbeitung mit sich bringt. Jeder in einer Gussform gebackene Reifenrohling fällt aufgrund der Eigenschaften seines Ausgangsmaterials eigen aus. Beispielsweise weisen die Rohlinge einen Höhen- oder Seitenschlag auf, der in der weiteren Bearbeitung ausgeglichen werden muss.
Reifenschnitzer
Gussformen sind teuer. Daher schneiden hochspezialisierte Reifenschnitzer in präziser Handarbeit frisch entwickelte Profilmuster in Reifenrohlinge hinein. Diese Art der manuellen Prototypenfertigung dauert bei den modernen Profilanforderungen etwa vierzig Arbeitsstunden pro Reifen. Das begrenzt die Geschwindigkeit und die Anzahl der Prototypen, die ein Hersteller anfertigen und testen kann. Teilautomatisierte maschinelle Lösungen können die manuelle Tätigkeit ersetzen, doch die individuelle Programmierung und Vorbereitung für jedes neue Profil bremsen die Produktion aus.
Rapid Prototyping im Tire Carving: Prototypenfertigung von Profilreifen mit Laser
Hohe Prototypen-Wiederholgenauigkeit
Hohe Prozessgeschwindigkeit
Zusätzliche Bemusterungsoptionen
Signifikante Performancesteigerung
Verkürzte time to market
STL-basierte Datenaufbereitung
Interessante Fragen rund um das Thema
Wie beschleunigt Laser Tire Carving die Entwicklungszyklen der Reifenhersteller?
Die JENscan®-Tire-Technologie von Jenoptik befähigt Entwicklungsingenieure, Musterreifen mithilfe gepulster Laserbearbeitung deutlich schneller und mit weniger Aufwand zu produzieren als bisher. Die JENscan®-Tire-Anlage versieht Reifenrohlinge dabei schnell, präzise und wiederholgenau mit dem vorgesehenen Profil. Der verantwortliche Ingenieur kann sich während der autonomen Bearbeitung bequem per Remote auf die Anlage loggen, um den laufenden Prozess zu beobachten und sich dann wieder parallel dem Design weiterer Profile widmen. Die Anlage fertigt die Prototypen innerhalb von 24 Stunden. Somit können die Reifenentwickler ihre Ideen für ein neues Profildesign bereits am nächsten Tag in der praktischen Anwendung testen. Das entspricht einer Beschleunigung von bis zu achtzig Prozent. Somit erhöht die JENscan® Tire die Innovationsge-schwindigkeit und reduziert die „Time to Market“ neuer Reifenmodelle deutlich.
Wie gleicht die JENscan® Tire Abweichungen der Reifenrohlinge aus?
Mit der JENscan® Tire hat Jenoptik ihre Expertise für industrielle Messtechnik und Laserbearbeitung für ein weiteres Anwendungsfeld kombiniert. Die integrierte Lösung aus optischer Sensorik und Lasertechnologie ist am Markt der Reifenhersteller einzigartig. Die Anlage vermisst den Reifenrohling und seine Umlauffläche exakt. Während der Rotation legt die Sensorik die Daten des gewünschten Designs auf die reale Hüllkurve. Das sorgt dafür, dass mögliche Abweichungen des Rohlings bestimmt und unmittelbar ausgeglichen werden. Zudem sorgt die Messtechnik dafür, dass der Laserscanner immer verlässlich und präzise an der gewünschten Stelle ansetzt.
Kann die JENscan® Tire Gummi mit feinen Lamellen für Winterprofile versehen?
Ja. Mit einer minimalen Strukturbreite von 0,2 Millimetern ist die Laserbearbeitung der Reifen für filigrane Profile geeignet. Der Materialabtrag durch die JENscan® Tire geschieht völlig berührungslos. Die intelligente Bahnplanung des Laserscanners und das lokale Absaugen des sublimierten Gummis minimieren den thermischen Einfluss auf das Material. Der Vorgang ist äußerst schonend für die verbleibende Gummimischung des Werkstücks. Straßen- und Abriebtests zeigen, dass laserbearbeitete Reifen und herkömmlich geschnitzte Prototypen im Bezug auf das Verhalten des Gummis vergleichbare Eigenschaften aufweisen. Die Anlage erfüllt somit alle Ansprüche an feine Lamellen für Winterprofile. In der herkömmlichen manuellen Fertigung von Reifenprototypen stellen diese eine der größten Herausforderungen dar.
Welche neuen Möglichkeiten des Profildesigns von Reifen bietet die JENscan® Tire?
Neben der autonomen und schnellen Fertigung von Produktmustern und Testmodellen bietet die Laserbearbeitung der Reifenrohlinge einen weiteren entscheidenden Vorteil gegenüber der manuellen Prototypenherstellung: Der berührungslose Abtrag der Gummimischung ermöglicht vollkommen neue Wege im Profildesign. Da keinerlei Kraft oder Druck auf den Rohling ausgeübt wird, kann die Oberflächenstrukturierung auf die Profilwände und die Grundfläche ausgeweitet werden. Dies unterstützt die Entwicklungsingenieure der Reifenhersteller in ihrer Herausforderung, den fortwährend zunehmenden Ansprüchen an die Eigenschaften und Variantenvielfalt der Reifen seitens der Kraftfahrzeughersteller und ihrer Kunden gerecht zu werden und die Performance der Reifen zu steigern.
Kann die JENscan® Tire gängie CAD-Daten für das Rapid Protoyping lesen?
Die Konstruktionsdaten, mit denen Ingenieure neue Reifenprofile entwickeln, sind nicht auf die dreidimensionale Laserbearbeitung ausgelegt. Zudem unterscheiden sich die Datenstruktur und die Dateiformate in der individuell anfertigenden Branche von Hersteller zu Hersteller. Jenoptik hat die Herausforderung der Datenaufbereitung und Konversion für die Programmierung der JENscan®-Tire-Anlage durch einen eigens entwickelten Präprozessor gelöst. Der Präprozessor nutzt die vom Hersteller im Rapid Prototyping üblichen STL-Format zur Verfügung gestellten Daten. Das Team von Jenoptik hat hierfür eine Datenformatspezifikation erstellt, die alle Notwendigkeiten zur reibungslosen Konversion beschreibt. Demgemäß konvertiert die JENscan®-Tire-Software die Daten in ein Ablaufprogramm, welches in Kombination mit den aufgenommenen Vermessungsdaten die individuell angepasste Reifenherstellung durch die Anlage steuert.
JENscan<sup><sup><sup>®</sup></sup></sup> Tire live erleben
Im Jenaer Kundenapplikationszentrum der Jenoptik können Reifenhersteller spezifische Anwendungen unter realen Praxisbedingungen testen, bevor sie sich für den Kauf einer JENscan®-Tire-Anlage entscheiden. Jenoptik steht Interessenten bei der Evaluierung der Technologie-Integration für das laserbasierte Tire Carving in ihren Entwicklungsprozess sowohl beratend als auch mit Profilmustern zur Seite.
Augmented-Reality: Führung durch eine JENscan®-Tire-Anlage
Produktmanager Torsten Reichl hat die JENscan® Tire in einem Webinar vorgestellt. Dabei führt er seine Zuschauer mithilfe einer Datenbrille direkt durch die Laboranlage. Das Augmented-Reality-Format überzeugt: Die Kamerafunktion der Brille lässt Zuschauer die JENscan® Tire so gut wie selbstständig erforschen. Die technologischen Ausführungen zum „Rapid Prototyping von Fahrzeugreifen durch präzise Lasermaterialbearbeitung“ werden anhand der existenten Maschine plastisch gezeigt. Beispielsweise zeigt Torsten Reichl die spezifischen Baugruppen in der Nahaufnahme, während er sie beschreibt. Im Nachgang sind Interessenten eingeladen, die Anlage im Kundenapplikationszentrum selbst zu besichtigen und zu testen.
- hohe Geschwindigkeit
- Präprozessor von Jenoptik zur Datenkonversion
- Reifenvermessung für den Ausgleich von Varianzen
- 200µm Strukturbreite für präzise Bearbeitung
- minimaler thermischer Einfluss auf das Material
- geringer Aufwand für Datenaufbereitung
- echtes Rapid Prototyping für Reifen
- schnellere Iteration in der Reifenentwicklung
- autonome maschinelle Prototypenfertigung
- gleicht Toleranzen des Reifenrohlings automatisch aus
- Minimierung der Entwicklungskosten per Reifen/Profiltyp
Vertrieb Laseranlagen
