Deutsche-Bahn-Reporter Hannes Holtermann erfährt heute im Bahnbetriebswerk Hamburg-Langenfelde alles Wissenswerte über den industriellen 3D-Druck. Die Fahrzeuge im Fuhrpark der Deutschen Bahn genießen in aller Regel ein langes Leben. Auf den ersten Blick ist die Langlebigkeit des rollenden Materials ein großer Vorteil. Doch die robuste Konstruktion der Fahrzeuge und deren lange Haltbarkeit bringt auch einige Herausforderungen mit sich. Eine davon ist die Bereitstellung von Ersatzteilen. Dutzende Baureihen verschiedener Personenwagen sind allein bei den Personenzügen der Deutschen Bahn im Einsatz. Die regelmäßig erforderlichen Modernisierungen und damit verbundenen Anpassungen beispielsweise der Fahrgasträume machten bisher die Lagerhaltung einer Vielzahl an Ersatzteilen notwendig, die nun entfallen kann. Selbst der 3D-Druck von Bauteilen aus Metall ist heute möglich. Hier eignen sich inbesondere Bauteile, die keine besonderen Werkstoff-Eigenschaften hinsichtlich im Betrieb auftretender Kraftbeanspruchungen haben müssen. Man spricht aus Ingenieurs-Sicht hinsichtlich des 3D-Drucks auch vom Fachbegriff der additiven Fertigung.
3D-Druck bietet viele Vorteile
So können die Ersatzteile prinzipiell vor Ort und „on demand“ hergestellt werden. Lediglich eine Druckvorlage als 3D-Datensatz muss für die Erzeugung von Ersatzteilen vorhanden sein. Stefanie Brickwede (Projektleiterin Netzwerk 3D-Druck) merkt hierzu an, dass der Einsatz von 3D-Druck durchaus eine gleichwertige Alternative zur herkömmlichen Herstellung von Ersatzteilen ist. So stellt die additive Fertigung von Ersatzteilen mittels 3D-Druck eine wirtschaftlich attraktive Lösung dar, wenn Ersatzteile nicht mehr hergestellt werden oder schwer zu beschaffen sind. Ganz nebenbei entfällt für 3D-druckbare Ersatzteile aber auch die in der Regel teure Lagerhaltung vollständig. Anhand des Beispiels eines am Fahrzeugunterboden verbauten Klemmenkastens (siehe Video) wird im Bahnbetriebswerk die Herstellung eines betriebswichtigen Ersatzteils demonstriert. Der Klemmenkasten ist für den Betrieb des Fahrzeugs unbedingt erforderlich. Er besteht aus Aluminium. Für die Herstellung einer 3D-Druckvorlage wird ein einwandfreies Vergleichsmuster ausgebaut und mit einem Handscanner vermessen. Danach werden die Messdaten als standardisiertes Datenfile an einen externen Druckdienstleister geschickt.
Die Fertigung findet im Haus statt
Florens Lichte (Projektleiter Fertigung und Engineering 3D-Druck) erklärt die weiteren Schritte des Fertigungsprozesses: So wurden beim Druckdienstleister im 3D-Modell noch zusätzliche Stützstrukturen erzeugt, um das Bauteil an der Grundplatte anzubinden und es im 3D-Drucker erzeugen zu können. Im 3D-Drucker des Bahnbetriebswerkes wird dann – ausgehend von den zuvor per Scanner erzeugten 3D-Daten der Druckvorlage – jeweils eine sehr dünne Schicht Metall in Pulverform auf die Grundplatte aufgebracht und mit einem Laser festgebrannt. Wenn dies erledigt ist, senkt sich die Grundplatte des 3D-Druckers um die Dicke einer Schicht und es folgt die nächste Schicht. Das Ganze wiederholt sich so lange Schicht für Schicht, bis das Bauteil vollständig erzeugt („gedruckt“) ist. Der gesamte Fertigungsprozess dauert – je nach Größe des Bauteils – nur wenige Minuten. Ein großer Vorteil der additiven Fertigung ist, dass kaum Nachbearbeitung des gedruckten Ersatzteils nötig ist. Nur noch eine oberflächliche Reinigung ist für die optische Güte erforderlich und das Bauteil kann als vollwertiges Ersatzteil verbaut werden.
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