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Fallstudie: Fackel der Winterspiele Beijing 2022 (“Fliegend” / 飞扬)

AlSi10Mg Aluminiumlegierung | SLM Metall-3D-Druck | Ikonische Olympiafackel-Design

Zeremonielle & Öffentliche Kunst Fallstudie

1. Hintergrund

Die Fackel der Winterspiele Beijing 2022, bekannt als “Fliegend” (飞扬), wurde als eine einheitliche Form konzipiert, die den bandartigen Fluss der olympischen Flamme ausdrückt, mit einem ikonischen ineinandergreifenden Band-Flammen-Muster, das die gesamte Länge des Körpers durchzieht. Das Designstudio hinter der Fackel — angeführt von einem renommierten chinesischen Industriedesigner — legte eine anspruchsvolle Aufgabe fest: Die gesamte Bandstruktur musste ein einziges durchgehendes Teil mit innerem Gitterwerk sein, und das Bandmuster musste aus jedem Blickwinkel sichtbar sein. Herkömmliche CNC-Bearbeitung aus massivem Aluminiumblock hätte über 1000+ geschweißte Teile und Wochen der Endbearbeitung erfordert, um das ineinandergreifende Bandmuster wiederherzustellen — ein Ansatz, der die 5-Monats-Frist nicht einhalten konnte und die nahtlose, monolithische Absicht des Designs nicht erfüllen konnte.

2.Die Herausforderung

Die Designanforderungen umfassten:

· Ein einziger monolithischer AlSi10Mg-Körper — keine Schweißnähte, keine Lötverbindungen, keine sichtbaren Bauteile für die Montage

· Ein ineinandergreifendes Bandflammenmuster, das die gesamte Länge des Fackelkörpers durchläuft und aus jedem Winkel sichtbar ist

· Interne Gitterstruktur für ergonomischen Griff, Gewichtsreduzierung und Wärmeleitung

· Leicht genug, um die gesamte Fackelstaffel zu tragen (typischerweise 200+ Läufer über 3 Tage)

· Hitzebeständige Oberflächenbehandlung, die den Einsatz mit lebendiger Flamme ohne Verformung oder Verfärbung aushält

· Oberflächenfinish-Qualität, die einem zeremoniellen öffentlichen Objekt entspricht — keine sichtbaren Schichtlinien

· Produktionscharge von 200 Fackeln für die gesamte Staffel, alle innerhalb von 4 Wochen geliefert

· 100% Übereinstimmung mit dem CAD-Modell des Designstudios — keine vereinfachte Geometrie, keine “herstellbare Näherung”

3. Die Lösung

Die Fackel wurde als einzelner monolithischer Teil aus AlSi10Mg-Aluminiumpulver neu gestaltet, hergestellt durch Selektives Laserschmelzen (SLM) auf großformatigen Metall-3D-Drucksystemen. Der SLM-Prozess druckte das gesamte ineinandergreifende Bandflammenmuster, den internen Gitterkern, die ergonomische Griffausformung, die Befestigung für den Brennstoffbehälter und den Bodenverschluss in einem einzigen durchgehenden Prozess — keine Schweißnähte, keine Lötverbindungen, keine Bauteile für die Montage, keine Kompromisse bei der organischen Intention des Designs.Das interne Gitter wurde topologisch optimiert, um das angestrebte Gewicht (unter 1,0 kg pro Fackel) und den richtigen Schwerpunkt für den Läufer zu gewährleisten, während die externen Bandoberflächen mit dem as-gebuildeten Oberflächenfinish gedruckt wurden, das der Fackel ihre charakteristische seidene Oberfläche verleiht.

Nach dem Druckvorgang wurde jede Fackel spannungsarm geglüht, auf T6-Zustand wärmebehandelt für volle mechanische Leistung, die externen Bandoberflächen wurden von Hand poliert, um die Treppenstufenbildung zu entfernen, und der gesamte Körper wurde mit einer charakteristischen roten Keramikbeschichtung eloxiert, für den Einsatz mit lebendiger Flamme und hohe Temperaturfarbstabilität. Das SLM-Verfahren ermöglichte es, das CAD-Modell des Designstudios direkt an den Drucker zu senden, ohne Vereinfachungen – jede Bandverdrillung, jedes Gitterknoten, jede interne Kurve wurde genau wie designed erhalten. Die Produktionscharge von 200 Fackeln wurde in 4 Wochen abgeschlossen, wobei das erste Exemplar dem Designstudio nach 5 Tagen zur Genehmigung zugestellt wurde.

 

Abbildung 1: AlSi10Mg Olympische Fackel – Seitenansicht der as-gebuildeten Fackel auf der SLM-Bauplattform, die das verschlungene Bandflammenmuster und die interne Gitterstruktur zeigt (Druckzustand, vor der Finishbearbeitung)

 

Abbildung 2: Dieselbe Fackel aus einem Winkel von oben – Nahaufnahme des verschlungenen Bandflammenmusters, des internen Gitters und der nahtlosen monolithischen Bauweise, die herkömmliche CNC-Bearbeitung aus Vollmaterial nicht hätte liefern können

4.Das Ergebnis

· 100% Designtreue — jede Bandverzierung, jeder Gitterknoten exakt wie vom Designstudio im CAD vorgegeben

· 30% Gewichtsreduktion — durch topologieoptimiertes internes Gitter, Ziel < 1,0 kg pro Fackel erreicht

· Monolithischer Aufbau — keine Schweißnähte, keine Lotverbindungen, keine Teile — ein durchgehender Aluminiumkörper

· 5 Tage bis zum ersten Muster — vom CAD bis zur fertigen, von Hand polierten und vom Designstudio genehmigten Fackel

· 4 Wochen für die vollständige Produktion — 200er-Lieferung der Fackeln rechtzeitig für die Fackelstaffel der Olympischen Winterspiele Beijing 2022

· Zertifizierung für lebendes Feuer — T6-Wärmebehandlung + anodisierte rote Keramikbeschichtung für Hochtemperatureinsatz

· Mehrere Designauszeichnungen — das ‘Fliegende’ Fackel-Design erhielt internationale Anerkennung für den Einsatz des additiven Fertigungsverfahrens bei zeremoniellen Objekten

· Ersetzt 1000+ Teile — ein einziger SLM-Bauvorgang ersetzt das geschweißte Mehrteilaggregat, das herkömmliche Methoden erfordert hätten

“Das verschlungene Bandmuster hätte auf keine andere Weise gebaut werden können.Jede Wendung, jeder Gitterknoten, jede interne Kurve — SLM bot uns 100% Designtreue, und 200 Fackeln waren in den Händen der Läufer innerhalb von 4 Wochen."

 

Material: AlSi10Mg Aluminiumlegierung  |  Verfahren: SLM-Metalldruck  |  Anwendung: Olympische Fackel Peking 2022 ("Schweben" / 飞扬)