Wie das 3D-Laserscanning in der Formel 1 vom Start bis zur Ziellinie für Sicherheit sorgt

Wenn man in einem Spiel spontan sagen soll, was einem zum Begriff „Formel 1“ einfällt, werden sich die Antworten höchstwahrscheinlich um das Thema „Geschwindigkeit“ drehen: Rennwagen, Beschleunigung, Schnelligkeit, Dynamik, Tempo, etc.

In der Formel 1 geht es klar um Geschwindigkeit – aber auch darum, diese Geschwindigkeit durch Technologie zu kontrollieren und zu kanalisieren. Entscheidend ist insbesondere der Bremsvorgang: die Möglichkeit, ein Fahrzeug in kritischen Momenten abzufangen, um die Sicherheit des Fahrers zu gewährleisten und zu verhindern, dass der Wagen Schaden nimmt. 

Das Bremsen in der Formel 1 ist eine extreme Wissenschaft. Man benötigt hierbei eine Technik, die als Bremsenkühlung bezeichnet wird. Es ist ein Verfahren, bei dem unter Hochdruck stehende Luft über komplexe Carbonfaserschächte direkt auf die Carbonscheiben und Bremszangen geleitet wird, um Temperaturen in den Griff zu bekommen, die auf über 1.200 °C steigen können. Diese Systeme verhindern, dass die Bremsflüssigkeit zu kochen beginnt, und ermöglichen eine optimale Leistung der Reibmaterialien – und erfüllen zugleich wichtige aerodynamische Funktionen, denn sie leiten die aufgewühlte Luft rund um das Rad in geordnete Bahnen.

Das talentierte Team der Bräutigam GmbH arbeitet im Hintergrund unermüdlich daran, dass Fahrer (und Fahrzeuge) ihre Runden auf der Rennbahn unbeschadet überstehen können, und setzt dabei auf die fortschrittliche 3D-Laserscanningtechnologie des HandySCAN 3D™.

Auf der Überholspur zu präziser Performance

Die Bräutigam GmbH ist ein hochspezialisiertes Engineering-Unternehmen, dessen Tätigkeitsschwerpunkt auf der Entwicklung und Fertigung von Komponenten aus fortschrittlichen Faserverbundwerkstoffen liegt. Es beliefert Branchen, in denen Präzision und Performance kritische Faktoren sind – wie etwa den bereits erwähnten Motorsport, aber auch ganz allgemein die Automobilbranche und die Luft- und Raumfahrt – und hat sich einen sehr guten Ruf erarbeitet, wenn es um komplexe und hochwertige Lösungen geht.

Dazu setzt das 2016 gegründete und im deutschen Freiberg am Neckar ansässige Unternehmen auf ein ganzheitliches Vorgehen: Der gesamte Fertigungsprozess findet unter einem Dach statt, vom ersten Konzept und dem Design bis hin zur Endproduktion und der Qualitätssicherung. 

Mit seiner tiefgreifenden Expertise im Bereich der Verbundtechnologien leistet Bräutigam regelmäßig Beiträge zu technisch anspruchsvollen Anwendungen, in denen sich noch das allerkleinste Detail massiv auf die Leistung auswirken kann. Profundes Fachwissen im Engineering-Bereich und hochmoderne Werkzeuge gehen hier Hand in Hand, um in jedem Schritt des Prozesses Genauigkeit und Verlässlichkeit zu gewährleisten. 

Ein genauerer Blick auf Verbundstoffe

Erst kürzlich entschied man bei Bräutigam, die über Jahrzehnte etablierten Betriebsverfahren zu skalieren – und musste feststellen, dass die bestehenden Messtechnikprozesse dabei an ihre Grenzen stießen. Normalerweise arbeitet das Unternehmen mit Aluminiumwerkzeugen und Carbonfaserkomponenten (leichten Materialien aus hochfesten Carbonfasern, die sich bei Wärme kaum ausdehnen und in ein Polymer-Epoxid eingebettet werden – zehn Mal stärker und 5 Mal leichter als Stahl). Beide haben reflektierende Oberflächen, was die Vorbereitung des Scannings erschwert.

Es bedurfte einer umfangreichen Oberflächenbearbeitung, einschließlich des Einsatzes von Scanning-Spray und klebenden Targets, was dazu führte, dass man viel Zeit aufwenden musste, bevor die Messungen überhaupt beginnen konnten. Kleinere Charakteristika, wie Gewindebohrungen, konnten mit dem alten System nicht zuverlässig erfasst werden.

Wie dringlich diese Probleme angegangen werden mussten, wurde noch deutlicher, als man vor einem größeren Unterfangen stand: dem Scanning von mehr als 250 Aluminiumwerkzeugen innerhalb eines ziemlich kurzen Zeitfensters. Angesichts der eingeschränkten Qualitätssicherungskapazität drohte die gesamte Aufgabenlast aus Vorbereitung und Messung zu einem kritischen Engpass zu werden.

Ohne Abhilfe bestand die Gefahr, die Produktionsfristen zu überschreiten (und damit letztlich der Verpflichtung gegenüber dem Kunden nicht gerecht zu werden).

Genauigkeit und Tragbarkeit im Paket

Angesichts des Bedarfs an einer effizienteren und skalierbaren Lösung hat man sich bei Bräutigam moderne 3D-Messtechniken angesehen und dabei verschiedene Kriterien betrachtet, wie etwa die Nutzung nicht klebender Targets, eine hohe Messgeschwindigkeit und verlässlichen technischen Support.

Das HandySCAN 3D System konnte in all diesen Punkten den Ansprüchen gerecht werden. Denn das System ist nicht nur bekannt für Genauigkeit und Tragbarkeit, sondern erfordert in der Vorbereitung auch eine geringere Oberflächenbearbeitung. So besticht es durch eine reizvolle Kombination aus praktischer Einsetzbarkeit und Geschwindigkeit.

Die Umstellung verlief gänzlich reibungslos. Da man zuvor schon mit FARO CREAFORM-Systemen gearbeitet hatte und über entsprechende Erfahrungen verfügte, konnte das Team den neuen Scanner schnell in die Arbeitsabläufe integrieren. Schon eine Woche nach der Lieferung fühlten sich die Anwender sicher im Umgang mit der Ausrüstung, und kurz nach der förmlichen Schulung hatten sie eine umfassende betriebliche Sachkenntnis erreicht.

Einer der wichtigsten Anwendungsbereiche, in denen das HandySCAN 3D System zum Einsatz kommt, ist die oben erwähnte Entwicklung des Bremsenkühlsystems für die Formel 1.

Die komplexe Baugruppe besteht pro Rad aus ungefähr 50 einzelnen Bauteilen, die alle genauen Maßvorgaben entsprechen und präzise ausgerichtet werden müssen. Bräutigam fertigte diese Teile mit Hilfe von mehrteiligen Aluminium-Gussformen und weichen Eisenkernen, mit denen sich leistungsstarke Faserverbundwerkstoffe formen lassen.

Angesichts der minimalen Toleranzen und der aerodynamischen Sensibilität des Systems waren akkurate Messungen dabei im gesamten Produktionszyklus von grundlegender Bedeutung. In seiner Eigenschaft als bewährtes und höchst vielseitiges Handgerät ermöglichte der HandySCAN 3D eine schnelle, hochauflösende Datenerfassung, die direkt im Fertigungsbereich erfolgen konnte und den Ingenieuren so die Gelegenheit gab, die Geometrien direkt zu kontrollieren und Abweichungen schon sehr frühzeitig zu entdecken.

Racing to the Finish Line

As anticipated, the upgrade to the HandySCAN 3D scanner delivered immediate and tangible benefits across multiple dimensions.

• Dramatic Reduction in Preparation Time:The near elimination of scanning spray significantly reduced setup time. Non-adhesive targets further streamlined the process, minimizing pre-scan preparation and post-processing cleanup.
• Increased Measurement Speed:With an improved field of view and faster acquisition rates compared to earlier models, the system enabled rapid scanning of complex geometries, accelerating inspection cycles.
• Enhanced Workflow Efficiency:Reduced manual intervention allowed quality control teams to handle higher volumes without additional resources. The risk of bottlenecks during large-scale projects was effectively mitigated.
• Improved Data Quality and Reliability:Accurate capture of fine details, including small threads, enhanced overall inspection fidelity, supporting better decision-making and product quality.

“Beyond immediate productivity gains, the adoption of advanced 3D metrology reshaped our entire operational model, the portability of the HandySCAN 3D allowed it to function as a mobile measurement solution, enabling flexibly across different locations without the constraints of fixed installations.”
-Ralf Schuster, Bräutigam ‘s Operations Manager.

This adaptability proved especially valuable in dynamic production environments, where speed and responsiveness are critical.

A ‘Formula’ for Success

For Bräutigam GmbH, the integration of the HandySCAN 3D System represents more than a technological upgrade. It’s a strategic growth enabler, maximized through efficiency and precision. Not only for the motorsport industry at large and Formula 1, but for the diverse range of industries Bräutigam represents.

By addressing long-standing challenges in preparation time and measurement capability, the company has unlocked new levels of productivity while maintaining the high standards required in elite engineering sectors.

As demand for advanced composite components continues to increase, Bräutigam is well-positioned to meet future challenges head-on; equipped with the tools, expertise, and confidence to deliver superior results at scale.

“We have relied on FARO CREAFORM systems since the company was founded, and we have consistently had only positive experiences from inquiry to usage to support, we have never had a case where a delivery was delayed because the HandySCAN did not work. Our customers have also responded positively to the use of FARO CREAFORM solutions.”
-Mr. Schuster .

“I’m confident we will continue to measure as many CFRP components and tools as possible.”

And for Formula 1 and its advanced braking systems, the future of precision performance – and safety – seems bright.