4 Wege, wie 3D-Druck Wartungs- und Reparaturvorgänge verbessert 

Schnellere Durchlaufzeiten, On-Demand-Produktion und größere Flexibilität bei Reparaturservices – dies sind nur einige der Vorteile, die der 3D-Druck für Wartung, Reparatur und Überholung (MRO) bietet.

Kein Wunder also, dass die Technologie in der MRO in mehreren Branchen eingesetzt wird, darunter in der Luft- und Raumfahrt, der Eisenbahn, der Öl- und Gasindustrie sowie der Automobilindustrie.

In dem heutigen Artikel werden wir tiefer in die Vorteile des 3D-Drucks für die MRO eintauchen und gleichzeitig Beispiele für die eingesetzte Technologie untersuchen.

1. 3D-Druck hilft, ein Asset schneller wieder in Betrieb zu nehmen

Wartungsteams stehen immer unter Druck, Service schnell, effizient und kostengünstig zu liefern. Die Hauptaufgabe der Wartung besteht darin, ungeplante Ausfallzeiten zu verringern und somit die Gesamtanlageneffektivität (OEE) zu erhöhen.

3D-Druck hilft der Wartung, Ausfallzeiten zu reduzieren, indem die Verfügbarkeit von Ersatzteilen oder Reparaturvorrichtungen erhöht wird – in vielen Fällen zu geringeren Kosten und schnelleren Durchlaufzeiten.

Für die Industrie bedeutet eine schnellere Produktion von Ersatzteilen und Werkzeugen eine höhere Maschinenverfügbarkeit und weniger Produktionsunterbrechungen. Für Verbraucher bedeutet dies weniger Wartezeit, bis jemand ein Auto oder Gerät repariert.

In einem Beispiel hat Ding Tool LLC, ein Unternehmen, das sich auf lackfreie Reparaturwerkzeuge für Dellen spezialisiert hat, den 3D-Druck verwendet, um neue Dellenreparaturen zu entwickeln Lösungen, um Autobeulen schneller und effizienter reparieren zu können.

Traditionell beruhen lackfreie Reparaturtechniken für Autos auf einem Werkzeug, bei dem es sich im Wesentlichen um eine Metallstange oder einen Karosseriepick handelt, der Dellen aus der Unterseite einer Fahrzeugkarosserie herausdrückt.

Solche Werkzeuge verwenden einen einzigen Kontaktpunkt mit der Delle. Obwohl dieser Ansatz in einigen Fällen effektiv ist, war er etwas eingeschränkt und kann den Prozess verlangsamen.

In Zusammenarbeit mit B9Creations, einem Unternehmen für 3D-Drucklösungen, hat Ding Tool ein verbessertes 3D-gedrucktes Dellenwerkzeug entwickelt, das in der Lage ist, bis zu 19 Kontakte mit einer Delle zu versehen und so die Reparaturgeschwindigkeit zu erhöhen. Es ermöglicht dem Benutzer auch, die bei der Reparatur von Dellen bereitgestellte Federkraft fein abzustimmen.

Nach Angaben des Unternehmens kann das neue Werkzeug die Geschwindigkeit bei der Reparatur von Dellen um 20 bis 30 Prozent steigern – was bedeutet, dass ein Kunde sein Auto in viel kürzerer Zeit zurückerhalten kann.

2. 3D-Druck kann die Lebensdauer veralteter oder beschädigter Assets verlängern 

Bei richtiger Wartung können Anlagen viele Jahre lang betrieben werden. Aber unweigerlich veraltet eine Maschine und Ersatzteile sind möglicherweise schwer zu finden oder zu teuer in der Bestellung.

Nehmen Sie als Beispiel die Bahnindustrie. Die Lebensdauer von Zügen liegt in der Regel zwischen 35 und 45 Jahren. Zugbetreiber stehen daher bei der Fahrzeugwartung und dem Austausch älterer Zugteile, deren Beschaffung schwierig sein kann, vor mehreren Herausforderungen.

Eine solche Herausforderung sind die Ausfallkosten pro Tag für einen Zug, die kann recht hoch sein. Es wird geschätzt, dass ein zu ersetzendes Zugteil, das weniger als 100 € kostet, einen einzelnen großen US-S-Bahn-Dienst oft 18.000 € für jeden Tag, an dem das Teil einen Zug außer Betrieb hält, zunichte machen kann.

Um solchen Herausforderungen zu begegnen, suchen Unternehmen – nicht nur in der Bahnindustrie, sondern auch in anderen Sektoren, in denen Vermögenswerte typischerweise über viele Jahre hinweg dienen, wie Luft- und Raumfahrt sowie Öl und Gas – nach neuen Wegen der obsolete Ersatzteile schneller und wirtschaftlicher zu produzieren.

3D-Druck wird zu einer der Technologien, die solche Probleme lösen können. Es handelt sich um eine digitale Fertigungstechnologie, das heißt, sie basiert auf digitalen Workflows und erfordert keine zusätzlichen Werkzeuge wie Formen, um ein Teil zu erstellen.

Ohne solche Werkzeuge kann der 3D-Druck die Fertigungszeit für veraltete Ersatzteile deutlich verkürzen, teilweise um bis zu 95 Prozent. Der Prozess wird auch häufig mit Reverse Engineering gekoppelt, insbesondere wenn das ursprüngliche Design eines Teils verloren gegangen ist.

Ein 3D-gedrucktes Ersatzteil hält den alten Zug in der Spur 

Die Deutsche Bahn ist ein Beispiel dafür, wie 3D-gedruckte Ersatzteile alten Anlagen zugute kommen können.

Die Deutsche Bahn hat in den letzten Jahren die Möglichkeit des 3D-Drucks für mehr als 100 Anwendungsfälle identifiziert. Die meisten Teile sind verfügbarkeitsrelevant, können also schwer zu beschaffen sein und einen monatelangen Fahrzeugstillstand verursachen.

Ein Beispiel für ein solches Teil ist ein Radsatzlagerdeckel für eine Lokomotive der Baureihe 294. Dieses Modell wurde in den 1960er und 1970er Jahren in Dienst gestellt und Ersatzteile für einige Komponenten, wie diese Abdeckung, sind nicht verfügbar.

Traditionell kommt es bei der Deutschen Bahn zur Fertigung von Neuteilen auf ein Gießverfahren an. Bei diesem Verfahren sind jedoch typischerweise hohe Mindestabnahmemengen erforderlich, und die Teillieferung kann mehrere Monate dauern. Bei Einzelteilen wie dem Radsatzlagerdeckel erweist sich dieser Ansatz als ineffizient und teuer.

3D-Druck stellt eine natürliche Alternative dar und bietet die Möglichkeit, das Teil schneller und bei Bedarf zu drucken. Das Unternehmen wandte sich an ein Servicebüro, das einen Lagerdeckel mit der Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)-Technologie in 3D druckte. Das WAAM-Verfahren verwendet Draht als Rohstoff. Der Draht wird durch eine Düse geführt und Schicht für Schicht zum fertigen Werkstück verschweißt.

Das 13 kg schwere Teil wurde in nur 7 Stunden gedruckt und bietet der Deutschen Bahn Vorteile wie erhöhte Teileverfügbarkeit und deutlich geringere Herstellungskosten. Letztendlich konnte das Unternehmen durch den Einsatz des 3D-Drucks den Zug viel schneller wieder auf die Schiene bringen und langwierige und kostspielige Ausfallzeiten vermeiden.

Reparieren beschädigter Komponenten mit 3D-Druck

Eine weitere Möglichkeit, Reparaturvorgänge zu beschleunigen und eine Anlage wieder in Betrieb zu nehmen, besteht darin, Komponenten direkt mithilfe des 3D-Drucks zu reparieren. Wartungsteams in der Luft- und Raumfahrt, im Schiffbau und in der Industrie beginnen, AM-Verfahren wie Direct Energy Deposition (DED) zu verwenden, um Komponenten wieder in ihre ursprüngliche Form zu bringen.

Anfang dieses Jahres hat ein Konsortium von 7 Britische Unternehmen und Organisationen haben ein 1,2-Millionen-Pfund-Projekt namens DigiTool gestartet, um eine kostengünstige Reparatur von Werkzeugen und Formen mithilfe von AM-Technologien zu ermöglichen.

Mit 3D-Druck können Unternehmen im Werkzeug- und Formensektor die die Kosten für Werkzeugwechsel und Reparaturen, mit dem Potenzial, den Wartungsprozess zu beschleunigen. Dies wird Unternehmen helfen, Kosten und Material zu sparen und gleichzeitig ihre Nachhaltigkeit mit weniger Verschwendung zu verbessern.

3. 3D-Druck ermöglicht eine flexiblere MRO-Bestandsverwaltung 

Ein Lagerbestand an Ersatzteilen zu führen ist nicht billig:Die Preise können jedes Jahr auf Tausende von Dollar steigen, nur um ein Lager voller Ersatzteile zu unterhalten. Einige Teile sind teuer und Unternehmen müssen nur ein paar Ersatzteile vorrätig haben, um Maschinenstillstände zu vermeiden.

Für solche Teile kann der 3D-Druck eine Lösung in Form einer digitalen Bestandsaufnahme bieten. Der 3D-Druck erfordert digitale Dateien, um ein Teil zu produzieren. Sobald das Design genehmigt wurde, kann es in einem virtuellen Teilekatalog auf einer lokalen Festplatte, auf einer zentralen Festplatte oder sogar in der Cloud gespeichert werden.

In einer idealen Welt ermöglichen virtuelle Inventarisierungen den Herstellern, digitale Dateien für die On-Demand-Produktion an ihre Produktionsstätten überall auf der Welt zu senden, Kosten zu senken und eine beträchtliche Menge an Ressourcen zu sparen.

Auf diese Weise bietet die Erstellung digitaler Lagerbestände einen agilen Wartungsansatz, der es Unternehmen ermöglicht, niedrigere Lagerkosten zu erzielen und sicherzustellen, dass Teile in kürzerer Zeit geliefert werden.

4. 3D-Druck ermöglicht eine agilere MRO-Lieferkette 

Die Lieferbasis für Wartungs- und Reparaturmaterialien ist aufgrund der Beschaffenheit von Spezialteilen für unterschiedliche Geräte stark fragmentiert. Die Beschaffung solcher Teile ist oft mit langen Vorlaufzeiten verbunden, eine Herausforderung für Hersteller, die sofort auf Ersatzteile oder Werkzeuge zugreifen müssen.

Ein 3D-Drucker bietet die Möglichkeit, Ersatzteile bei Bedarf und näher am Bedarfspunkt zu drucken, wodurch die Vorlaufzeit sowie die Logistikkosten reduziert werden.

Dies ist besonders für abgelegene Standorte wie Offshore-Bohrinseln, Schlachtfelder und Schiffe von Vorteil, an denen die Ersatzteilversorgung begrenzt ist oder logistische Probleme zu Verzögerungen führen können.

Für So haben beispielsweise Matrosen der Royal Australian Navy an Bord der HMAS Parramatta 3D-Druck verwendet, um die Flotte während des Einsatzes zu unterstützen. Die in Betrieb genommene Innovation Unit von HMAS Parramatta demonstrierte ihre Leistungsfähigkeit während des jüngsten Ostasieneinsatzes des Schiffes und nutzte 3D-Druck, um notwendige Elemente wie einen schallbetriebenen Kommunikationsadapter zu replizieren.

Die US Navy bringt auch 3D-Drucktechnologie an Bord, um Geschwindigkeit zu erreichen Operationen.

Letztes Jahr wurde bekannt, dass die USS George HW . der Marine über einen Zeitraum von 28 Monaten Bush (CVN 77) Flugzeugträger, wird mit konventionellen und 3D-gedruckten Teilen aufgerüstet. Das Team auf dem Schiff stellt sich vor, dass im Falle eines Defekts ein Ersatzteil direkt vor Ort gedruckt werden kann, ohne darauf warten zu müssen, dass ein Teil hergestellt und auf ein Schiff oder in einen Hafen zurückgebracht wird.

3D-Druck in der MRO:Steigerung der Agilität und Reaktionsfähigkeit 

3D-Druck wird zu einem unverzichtbaren Werkzeug im Werkzeugkasten von Wartungsteams. Die Technologie hilft, Maschinenstillstandszeiten zu reduzieren, indem die Lieferzeit für Ersatzteile verkürzt wird. Mit der Möglichkeit, nicht mehr verfügbare Teile in 3D zu drucken, hilft es auch, alternde Geräte länger in Betrieb zu halten.

Darüber hinaus ist es mit 3D-Druck möglich, einen Bestand an seltenen Ersatzteilen zu digitalisieren, Lagerraum freizugeben und somit Kosten zu senken.

Schließlich bietet der 3D-Druck eine flexible Lösung für komplexe MRO-Lieferketten, die eine On-Demand-Produktion näher am Einsatzort ermöglicht.

Bei so vielen Vorteilen sehen wir, dass der Einsatz von 3D-Druck bei Wartung und Reparatur immer weiter zunimmt und MRO-Operationen zu einer höheren Agilität und Reaktionsfähigkeit führen.