Mercedes-Benz Lkw und Daimler Busse sind Vorreiter in der 3D-Teileversorgung
Original-Ersatzeile für Mercedes-Benz Lkw und Daimler Busse, sowie für Young- und Oldtimer, die auch noch nach vielen Jahren bestellt und geliefert werden; das ist im Ersatzteilgeschäft schon lange Realität.
Nun folgt der nächste Schritt: Erste Kunststoff-Serienbauteile aus der additiven Fertigung im Ersatzteilgeschäft werden seit 2016 unter anderem in unserer Nutzfahrzeugsparte und in Sonderfahrzeugen wie zum Beispiel dem Unimog eingesetzt. Eine zweistellige Zahl an Ersatzteilen für Mercedes-Benz Lkw können Kunden mittlerweile aus dem 3D-Drucker in beliebiger Stückzahl, sozusagen „auf Knopfdruck“ bestellen.
Auch im Busbereich werden inzwischen Kundensonderwünsche hergestellt und Ersatzteile im Rahmen des Projekts CSP 3DD (Customer Services & Parts 3D-Druck) intensiv auf die Herstellung im 3D-Druckverfahren geprüft.
Die verfügbaren Sonder- und Ersatzeile bestehen aus hochwertigen Kunststoffkomponenten. Abdeckungen, Abstandshalter, Federkappen, Luft- und Kabelkanäle, Klammern und Aufhängungen sind einige Beispiele.
Die Teile entstehen mit modernsten 3D-Druckern auf Basis des Selective Laser Sintering (SLS)-Druckverfahrens. Bei diesem generativen Schichtbauverfahren werden die räumlichen Strukturen des vorprogrammierten 3D-Teils mit einem Laser Schicht für Schicht aus den pulverförmigen Polyamid-Ausgangsstoffen hergestellt.
Für die hohen Qualitätsstandards von Mercedes-Benz Lkw sind die Prozessparameter von den Daimler Forschungs- und Vorentwicklungsbereichen optimiert und festgeschrieben. Diese finden in Form einer Daimler Norm konzernweit, somit auch für den Busbereich, Anwendung.
Auf Basis dieser Parameter prüft die Teiletechnik „Truck“ das bestehende Sortiment an Ersatzteilen auf eine mögliche Umstellung in das „Generative Fertigungsverfahren“. Analog dem Truck erfolgt dies parallel für Busteileersatzteile im EvoBus-Projekt CSP 3DD. Somit können zum Beispiel anfallende Werkzeugkosten gerade bei geringfügig angefragten Ersatzteilen entfallen und die Teileverfügbarkeit noch über „Jahre“ sichergestellt werden. Sind alle Anforderungen an ein Bauteil erfüllt, wird das 3D-Ersatzteil mit einer spezifischen Teilenummer im Teileteam freigegeben und kann dann vom Kunden weltweit bestellt werden.
Auch im metallischen 3D-Druck arbeitet Daimler gemeinsam mit Partnern an einer Umsetzung für Aluminium Bauteile . Ein erstes gedrucktes Aluminium-Bauteil ist im Lkw-Bereich bereits als Ersatzteil verfügbar.
Vorteile durch sichere Ersatzteilversorgung, schnelle Lieferfähigkeit und Wirtschaftlichkeit
Das umweltfreundliche und ressourcenschonende 3D-Druckverfahren spielt eine zukunftsweisende Rolle im Sonder- und Ersatzteilgeschäft. Mit diesem Verfahren kann Daimler die Versorgung auch für Baureihen sicherzustellen, die nicht mehr produziert werden. Dadurch befinden sich im Sortiment auch Ersatzteile, die pro Jahr nur in geringen Stückzahlen nachgefragt werden. Deren Produktion ist zunehmend unwirtschaftlich – oftmals müssen Produktionsanlagen und Werkzeuge über Jahre hinweg vorgehalten und gewartet werden. Mit dem 3D-Druckverfahren gehören diese Herausforderungen der Vergangenheit an. Denn jedes 3D-Ersatzteil steht weltweit „on demand“ kurzfristig zur Verfügung.
Der Druck selbst kann nach Eingang der Designdefinition und der Bestellung in kürzester Zeit erfolgen. Die Ersatzteilfertigung und -lieferung geht somit deutlich schneller. Da Ersatz- und Nachrüstteile auch nach langer Zeit anhand der gespeicherten Daten immer noch problemlos „nachgedruckt“ und ohne aufwendige Bevorratung geliefert werden können, ist auch keine Lagerhaltung erforderlich. Zugleich werden Kosten, Ressourcen und Umwelt geschont, da kaum Materialüberschüsse entstehen, deren Wiederverwertung oder Entsorgung sehr aufwendig ist.
Wie genau funktioniert 3D-Druck:
Beim 3D-Druck werden dreidimensionale Werkstücke schichtweise aufgebaut. Der Aufbau erfolgt computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen (CAD). Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle.
Die wichtigsten Techniken des 3D-Druckens sind das selektive Laserschmelzen (SLM) für Metalle und das selektive Lasersintern (SLS) für Kunststoffe.
Beim selektiven Laserschmelzen als auch beim selektiven Lasersintern wird der pulverförmige Werkstoff auf eine Bauplattform aufgebracht. Die Schichten werden schrittweise in das Pulverbett gesintert oder eingeschmolzen. Die Bauplattform wird nun geringfügig abgesenkt und eine neue Schicht aufgezogen. Das Pulver wird durch Anheben einer Pulverplattform zur Verfügung gestellt. Die Bearbeitung erfolgt Schicht für Schicht, dadurch ist es möglich, auch komplexe Konturen zu erzeugen.
Beim Lasersintern (SLS) wird das Kunststoffpulver vor dem schmelzen auf ca. 90 Grad Celsius erhitzt. Es verändert schon vor dem Auftreffen des Lasers seine Eigenschaften, der Schmelzpunkt bei dem von Daimler verwendeten Material liegt bei ca.175 Grad Celsius. Die einzelnen Schichten werden durch den Laser zu einem dreidimensionalen Bauteil verschmolzen. Dieses wird während seiner Entstehung stets vom umgebenden Pulver gestützt.
Beim selektiven Laserschmelzen (SLM) ist die Bauraum Temperatur weit unter der Schmelztemperatur des Werkstoffes. Die Laserenergie bewirkt das Schmelzen des Werkstoffes an der Stelle wo der Laser auftrifft.