3D-Druck in der Ersatzteilherstellung

Die Anwendung des 3D-Drucks im Einsatz ist die Herstellung von Ersatzteilen. Dies wird gemeinhin als Rapid Tooling bezeichnet. Inkrementelle Fertigungsverfahren haben ein sehr breites Anwendungsspektrum und werden sowohl für die Herstellung von Prototypen ("Rapid Prototyping") als auch für die (Klein-)Serienfertigung ("Rapid Manufacturing") eingesetzt. 

Autor: Jacek Krzyżanowski Key account manager Omni3D 

Rapid Tooling, gewinnt immer mehr an Bedeutung. Der 3D-Druck von Ersatzteilen findet immer mehr Anwendungen in Bereichen, an die wir bisher noch nicht gedacht haben. Besonders bei älteren Maschinen, Geräten, Autos (Oldtimer und Youngtimer) mit sehr komplexen Komponenten oder wenn es keine „Original-Ersatzteile” mehr gibt. Der 3D-Druck ist eine praktikable Option, um einen Ersatz zu erstellen. Bei Maschinen mit einem speziellen Design oder wenn es nur sehr wenige Exemplare einer bestimmten Maschine oder eines Autos gibt, ist dies wichtig. Ersatzteile für diese sind oft selten oder nur sehr schwer zu beschaffen. Der industrielle 3D-Druck ermöglicht es, diese Anforderungen zu erfüllen.  

In der Regel ist die inkrementelle Produktion von Ersatzteilen viel schneller als die traditionelle Produktion der gleichen Komponente. Sie kann jedoch auch mit erheblichen Kosten verbunden sein. Dies hängt von der gewählten Methode und dem Material ab. Gerade beim 3D-Metalldruck sind die Kosten oft sehr hoch. Der Vorteil ist in diesem Fall die Zeit. Der 3D-Druck ermöglicht es Ihnen, Teile im Vergleich zu herkömmlichen Methoden schnell zu produzieren. Vor allem, wenn der Lieferant nicht mehr existiert oder sehr weit weg ist. Dies gilt auch, wenn ein bestimmtes Modell nicht mehr produziert wird.  

Zu diesem Zweck wird Reverse Engineering eingesetzt. Kurz gesagt, es basiert auf den folgenden zwei Schritten: 

• Digitalisierung der Komponente: Für den 3D-Druck ist es erforderlich, ein digitales 3D-Modell des Objekts bereitzustellen. Es gibt zwei Möglichkeiten, das 3D-Modell zu erhalten. Zum einen kann man ein vorgegebenes Ersatzteil oder einen 3D-Scan konstruieren.  Gerade die Digitalisierung wird als Kostenfaktor oft unterschätzt. Das Scannen eines Objekts oder die Erstellung eines 3D-Modells kann je nach Komplexität des betreffenden Objekts teuer sein. Bei kleinen bis mittelgroßen Artikeln übersteigen die Kosten für die Digitalisierung oft die Kosten für den 3D-Druck. Besonders bei Objekten mit komplexer Geometrie, z. B. mit zahlreichen Freiflächen, ist die 3D-Scantechnik sinnvoll. Allerdings stößt diese Technologie an ihre Grenzen, wenn es um das präzise Abtasten von Hinterschnitten geht. Dies ist in der Regel nur mit CT-Scans möglich 
• 3D-Druck: Filamente und Metalle werden am häufigsten zur Herstellung von Ersatzteilen verwendet. Handelt es sich bei dem Ersatzteil um eine Funktionskomponente, sind Thermoplaste (hauptsächlich Nylon mit Kohlefaser) besonders geeignet. Technologische Entwicklungen und die niedrigen Druckkosten versetzen den FDM-Druck in eine privilegierte Position.  Noch vor einem Jahr ließ die Haltbarkeit und Verfügbarkeit von Druckfilamenten zu wünschen übrig. Der technologische Fortschritt ist heute so groß, dass diese Technologie es erlaubt, die anspruchsvollsten Erwartungen zu erfüllen.  

Der 3D-Druck aus Metallen ist nicht mit dem Druck aus Kunststoffen vergleichbar, trotz einiger technischer Ähnlichkeiten. Aufgrund von Produktions- und Materialanforderungen müssen beim 3D-Druck aus Metall Kompromisse in Kauf genommen werden. Diese beziehen sich auf die Oberflächenqualität und Maßtoleranz der Objekte. Außerdem sind die Kosten deutlich höher. Sie nehmen zu, je größer das Objekt ist.  

Wann lohnt es sich, Ersatzteile in 3D zu drucken? 

Wie immer wird alles von der Wirtschaft bestimmt. Die Antwort ist einfach: wenn der Wert des Bauteils höher ist als die Kosten für die Digitalisierung und den anschließenden 3D-Druck. Welche weiteren Vorteile bietet Ihnen der Ersatzteildruck? Der erste davon ist die Zeitersparnis. Das sind bis zu 80 % im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen. Die Maschinenstillstandszeit ist sicherlich geringer, wenn ein Teil gedruckt wird, als wenn man auf die Lieferung eines mit traditionellen Methoden hergestellten Teils wartet. Die zweite ist das Sparen von Geld. Im Fall der gedruckten Vakuumpumpenturbine Omni für Luk Plast waren es 90 %.

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