Wie der 3D-Druck von Ersatzteilen die Automobil-, Lokomotiv- und Luftfahrtindustrie revolutioniert

Die kommerzielle Reise- und Fahrzeugherstellung ist ungefähr so ​​schwer und fabrikintensiv wie die Industrie. Selbst das kleinste Auto ist ein riesiges Unterfangen mit Tonnen von Komponenten, ganz zu schweigen von riesigen Flugzeugen oder Lokomotiven. Diese Fahrzeuge sollen auf unbestimmte Zeit und über lange Zeiträume (manchmal Jahrzehnte) betrieben werden.

Das bedeutet auch, dass viele dieser Fahrzeuge und deren Komponenten im Laufe der Jahre beschädigt werden, was zu massivem Verschleiß durch die Insassen führt. Früher waren die Hersteller auf weit entfernte Fabriken angewiesen, die ein einzelnes Teil produzieren konnten, etwa Sitzbezüge oder Kunststoffkomponenten von Handläufen und Haltegriffen. Dies führt oft zu langen Wartezeiten, Transportkosten und Preistreiberei auf der Angebotsseite. Jetzt bietet der 3D-Druck eine weitaus wirtschaftlichere Lösung für dieses Problem.

Insgesamt günstigere und multifunktionale Fertigung

Abbildung 1 Bild über Angel Trains

Wenn es um große Fahrzeuge mit vielen zerbrechlichen Komponenten geht, halten verschiedene Organisationen, von der US Air Force bis zu Eisenbahnunternehmen in Großbritannien, den 3D-Druck für eine praktikable Lösung. Teile sind aus Kunststoff billiger herzustellen und bieten auch eine einfache Anpassung.

Dies gilt insbesondere für Komponenten von Flugzeugen und Zügen, die seit Jahren nicht mehr produziert werden. Die Lagerhaltung bestimmter Teile kann so kostspielig sein, dass Lieferanten sie einfach nicht mehr anbieten. Dies ist insbesondere bei selten bestellten Komponenten der Fall. Kunden greifen oft auf die Lagerung großer Bestände solcher Teile zurück oder beauftragen Dritthersteller. Die additive Fertigung bringt dieses Modell jedoch schnell ins Wanken.

Während es immens schwierig ist, eine Produktionsstätte zu finden und Kopien solcher Komponenten zu erhalten, benötigen 3D-Drucker lediglich ein Modell, um anzufangen. Diese können relativ einfach gescannt oder sogar von Grund auf neu reproduziert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sie das Teil verbessern können, indem sie verschiedene Abschnitte leichter machen und weniger Material verbrauchen als viele herkömmliche Fertigungsformen.

Diese Produktionsweise ist auch oft mit Anpassungen und Verbesserungen verbunden. Im Fall von Angel Trains und verschiedenen britischen Eisenbahnunternehmen ermöglichte der Einsatz von 3D-Druck den Herstellern auch, Braille-Texte auf Komponenten des Zuges anzubringen, damit blinde Fahrgäste Anweisungen lesen konnten. Diese Art der Verbesserung kann es Unternehmen auch ermöglichen, solche Nachrichten zu personalisieren oder sie bei Bedarf kostengünstig und einfach zu ändern.

Allein durch den 3D-Druck, allein die Haltegriffe, gelang es britischen Bahnunternehmen, die Kosten erheblich von den üblichen 15.000 £ zu senken und gleichzeitig die Produktionszeiten von zweieinhalb Monaten auf etwa drei Wochen zu verkürzen. Die Behörden haben außerdem prognostiziert, dass letztendlich Kosteneinsparungen von 50 % pro Teil durch den Einsatz von additiver Fertigung und Design für den 3D-Druck erreichbar sein werden.

Darüber hinaus ermöglicht der 3D-Druck auch die Herstellung mehrerer verschiedener Arten von Komponenten, solange die Modelle funktionieren können. Sie konnten nicht nur Teile für Sitze und Passagierwannen produzieren, sondern auch kleine Teile für technische Komponenten, die normalerweise von separaten Maschinen und Anlagen stammen müssten. Dieser multifunktionale Aspekt ermöglicht es Unternehmen, eine Reihe von Teilen und Werkzeugen nach eigenem Ermessen mit einem einzigen Gerät und kostengünstigeren Materialien herzustellen.

On-Demand-Produktion

Abbildung 2 Bentley Blower

Eines der Hauptmerkmale des 3D-Drucks ist seine Fähigkeit, die Produktion in Zeitskalen zu ermöglichen, die dem Unternehmen und nicht dem Teilehersteller oder -händler entsprechen, und ohne dass eine spezielle Einrichtung erforderlich ist. Aus diesem Grund hat die Herstellung von Teilen, die längst abgelaufen sind, einen großen Einfluss auf die Welt der Autorenovierung. Unternehmen wie Porsche nutzen diesen Aspekt, um die Kosten für die Produktion von Ersatzautos zu senken, aber die On-Demand-Produktion bringt auch die Rentabilität der Kleinserienproduktion klassischer Automobile zurück.

Bentley zum Beispiel verwendet 3D-Druck, um ältere Modelle seiner klassischen Linien vollständig nachzubilden, was die erste Fortsetzung eines Vorkriegs-Rennwagens sein wird. Auf diese Weise wird das Unternehmen 12 Exemplare seines klassischen Bentley 4½-Liter-Automobils „Blower“ von 1929 produzieren. Die Blowers gehören derzeit auch zu den begehrtesten Bentleys unter Sammlern, was sie zu einer Hauptattraktion für Autoenthusiasten macht.

Ähnliche Initiativen haben es Renovierern ermöglicht, alte Autos auf der ganzen Welt zu reparieren und Autos, die einst als unmöglich zu reproduzieren galten, mit originalgetreuen Wiedergaben ihrer klassischen Teile wiederzubeleben. Dies wurde durch Fortschritte beim 3D-Scannen, Modellieren und anderen Technologien erleichtert.

Lokalisierte Fertigung

Das Sahnehäubchen auf all dem ist, dass der 3D-Druck die Herstellung, das Design und die Verbesserung all dieser Komponenten im eigenen Haus ermöglicht. Neben all den anderen Vorteilen bedeutet dies auch, dass Prototyping und Tests beschleunigt und auf die gewünschte Einrichtung lokalisiert werden. Dies war ein großer Segen für Flugzeughersteller.

Im Jahr 2019 hat die US Air Force kürzlich ihr erstes 3D-gedrucktes Teil zertifiziert, das zufällig eine Toilettenabdeckung für eines ihrer Flugzeuge war. In Anbetracht der Tatsache, dass viele Einheiten in ihrer Flugzeugflotte älter als ein Jahrzehnt sind, wendet sich die USAF dem 3D-Druck zu, um die Durchlaufzeit und die Kosten für die Herstellung von Ersatzteilen wie Latrinenabdeckungen drastisch zu senken. Dies ist besonders nützlich, da viele dieser Flugzeuge nicht mehr hergestellt werden und die Ersatzteillieferung mehr als ein Jahr dauern kann.

Beim 3D-Druck müssen sie nicht nur nicht auf einen Lieferanten warten, der die Teile liefert, sondern produzieren solche Komponenten auch in ihren eigenen Anlagen. Insbesondere bei der US Air Force liegt das Durchschnittsalter ihrer Flugzeuge bei 28 Jahren. Viele der Fabriken, die diese Teile hergestellt haben, sind verschwunden und die Liefer- und Produktionszeiten für bestehende können bis zu einem Jahr betragen.

Die Luftfahrtindustrie kann bei Ersatzteilen in einer solchen Notlage sein, dass Flugzeugrenovierungsdienste in bestimmten Fällen verschrottete Flugzeuge nach dieser Art von Komponenten durchsuchen. Mit Hilfe des 3D-Drucks verkürzte sich die Beschaffungszeit für diese Teile jedoch von einem Jahr auf 2 Tage. Diese Teile werden jetzt im eigenen Haus mit umfangreichen Tests hergestellt. Die USAF wird den 3D-Druck auch in Zukunft auf andere Produkte anwenden.