S55-Swap im E46 M3: 3D-Scan und Konstruktion der Motorhalter

Warum passen Achsträger und Motorhalter vom F-Modell nicht in den E46 M3?

Wegen der Lenkung und wegen der Motorlager. Im zweiten Teil des 1000-PS-Projekts von Januar 2022 zeigt sich beim S55-Swap im E46 M3 schnell: Achsträger und Motorhalter aus dem F-Modell funktionieren im E-Modell überhaupt nicht 00:31.

Statt Ölwanne und Bauteile zurechtzuflexen, setzt Max deshalb auf 3D-Scan und Konstruktion am Rechner:

„Deswegen haben wir uns dazu entschlossen, nicht einfach die Ölwanne auszuschneiden, umzuflexen und so weiter, sondern da wir das alles perfekt haben wollen, haben wir uns ein Megateam ins Haus geholt.“

Max im Video 00:56

Das Team kommt von Animal Racing: Daniel und Konstrukteur Kai, der die gesamte Konstruktionsarbeit am Rechner übernimmt. Max selbst sieht sich in dieser Runde eher als den Mechaniker.

Basis

BMW E46 M3

Motor

S55 samt Getriebe aus dem F-Modell

Projektziel

1.000 PS

Partner

Animal Racing mit Daniel und Konstrukteur Kai

Scanner

Lichtstreifenscanner mit Kontrastspray AESUB

Ziel des Scans

Motor, Achsträger und Karosserie am PC zusammensetzen

Wie werden Motorhalter für einen Motorswap berechnet?

Über die Massen aller Bauteile, angenommene Beschleunigungen und das Drehmoment. Deshalb wird erst einmal gewogen 03:24. Für die Beschleunigungen nimmt Kai etwa 1,5 g in alle Richtungen an, in Z-Richtung etwas mehr.

Ausschlaggebend für die Motorhalter ist das Drehmoment. Mit Drehmoment und Getriebeübersetzung kann das Programm laut Max errechnen, was ein Motor- oder Getriebehalter aushalten muss, und Kai konstruiert danach.

Gleichungen stellt im Video niemand auf. Max will in groben Schritten zeigen, wie so eine Entwicklung abläuft. Das Ziel formuliert er klar: Motorträger und Halter sollen mehr können als das, was angefordert ist.

Wozu braucht man beim 3D-Scan Kontrastspray?

Damit der Scanner dunkle Flächen überhaupt erfassen kann. Das Team arbeitet mit einem Lichtstreifenscanner, und der erkennt Schwarz laut Kai überhaupt nicht 05:22.

Deshalb kommt AESUB auf die Oberfläche: ein flüssiges Kontrastmittel, das mit einer Spezialpistole aufgetragen wird. Danach ist das Bauteil matt, und der Scanner erkennt Oberfläche und Konturen besser.

Lichtstreifenscanner oder Laserscanner?

Ein Laserscanner braucht kein Kontrastspray und erkennt auch schwarze Flächen, sogar ein BMW-Logo landet so im PC. Dafür ist er auf Trackingpunkte angewiesen, die kleinen weißen Punkte auf dem Bauteil 05:50.

Am Motor ging es sogar ohne Tracker: Er hat so viele geometrische Punkte, dass sich der Scanner immer wieder neu orientiert. Verliert er die Spur, schwenkt man zu einer bekannten Stelle zurück, und er findet sich sofort wieder.

Das Ergebnis ist nur eine Oberfläche, kein Volumenkörper. Für den Swap reicht das, denn es geht nur um die Bauform, damit sich der Motor später im Bauraum platzieren lässt.

Welche Teile werden für den S55-Swap gescannt?

Alles, was im Bauraum zusammenpassen muss. Beim Motor zählen vor allem die Tiefe der Ölwanne, der Abstand zur Spritzwand und die Aufnahmepunkte der Getriebehalter 07:41. Insgesamt landen diese Teile im Rechner:

• Motor und Getriebe. Der Krümmer war schon montiert, so lässt sich prüfen, ob das externe Wastegate mit dem Längsträger kollidiert. Der Lader sitzt unten, der Wastegate-Abgang oben.
• Karosserie von oben und unten. Von unten, damit der Getriebetunnel erfasst ist.
• Vorderachsträger samt Lenkung. Er wird einzeln gescannt, denn Ölwanne und Lenkgestänge müssen unter der Achse Platz finden.
• Motorlager, Kardanwelle, Getriebehalter. Dazu kommen die Motorlager, das Vorderstück der Kardanwelle und der originale E46-Getriebehalter, damit man ihn nachkonstruieren kann.

Am PC werden die Teile dann virtuell zusammengesetzt. Max fasst das so zusammen:

„Also du kannst dann einen einzelnen Achsträger, einen einzelnen Motor so zusammensetzen am PC ins Auto und dann sagen: Geht oder geht nicht.“

Max im Video 10:04

Was zeigte der provisorische Getriebehalter?

Dass der Motor viel weiter nach hinten muss. Für den ersten Versuch hatten wir den originalen Getriebehalter des E46 M3 angepasst: zwei kleine Nasen weggeschliffen und die Löcher weiter nach innen gebohrt 12:36.

Der Grund: Das S55-Getriebe hat seine Getriebelager weiter innen. So ließ sich das Getriebe fest mit der Karosserie verbinden und der Motor vorn nur noch mit der Motorbrücke heben und senken.

Das Ergebnis war eindeutig: Der Motor muss deutlich weiter Richtung Spritzwand, also dorthin, wo auch die Bremsleitungen nach oben verlaufen. Wie es damit weiterging, steht im Beitrag zu Teil 3: S55-Swap im E46 M3: Motorposition und Motorhalter.

Was muss beim S55-Swap außer dem Motor noch passen?

Der gesamte Antriebsstrang. Bei der Kardanwelle ist offen, ob sie zu lang oder zu kurz ist, Antriebswellen und Differenzial müssen ebenfalls geprüft werden 13:25. Max will, dass am Ende alles zusammenpasst:

„Also nicht nur tausend PS-Block vorn rein und der Rest wird dann ’ne Spirelli-Nudel, sondern dass man vielleicht auch ’ne CFK-Kardanwelle baut.“

Max im Video 13:53

Ehrlich ist Max auch beim Aufwand: Mit Serienleistung wäre der Swap laut ihm viel einfacher. Erst das Leistungsziel macht das Projekt so anspruchsvoll.

Gefräst, gegossen oder gesintert?

Das war zum Zeitpunkt des Videos noch offen. Infrage kamen Gießen, Fräsen aus dem Vollen, Lasern oder Sintern 14:45. Sintern ist laut Max eine Art Druck in Metall, sogar Titan lässt sich so drucken.

Die Konstruktion hängt laut Kai vom Fertigungsverfahren ab. Deshalb wollte das Team die Varianten durchspielen und Kosten und Nutzen abwägen, denn auch dieses Projekt hat ein Budget.

Was wir an Motor und Getriebe sonst machen, findest du auf unserer Seite Motor & Getriebe, Teile für die Basis in der Kategorie Tuning- und Ersatzteile für den BMW M3 E46.

Fazit: Was bringt der 3D-Scan beim Motorswap?

Planung statt Flex. Statt Ölwanne und Halter am Auto zurechtzuschneiden, prüft das Team am Rechner, ob Motor, Achsträger, Lenkung und Karosserie zusammenpassen. Früher hätte man laut Max mit dem Meterstab gemessen, Haltepunkte gesetzt und geschweißt.

Fertig ist damit noch nichts: Motorposition, Antriebsstrang und Fertigungsverfahren waren am Ende dieses Teils offen. Klar wurde aber, wie viel Entwicklung hinter einem Swap mit diesem Leistungsziel steckt.