Was geht?
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Die größe der Fertigungsmaschinen reicht von "auf den Schreibtisch passend" bis "raumfüllend". Hier eine Maschine, die Metallpulver per Laser zu Bauteilen verschmilzt.
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Bauteile dieser Größe sind extrem teuer, aber ein Beispiel dafür, was alles möglich ist. Dies ist ein Rahmenelement eines AMG, es ließen sich aber auch problemlos Achsschenkel oder Differezialgehäuse anfertigen.
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Hier wurden aus wasserlöslichem Kunststoff Positiv-Formen für Motorrad-Tanks gedruckt. Auf dieses Positiv lässt sich Faserverbundwerkstoff auflaminieren, und die Form im Anschluss in einem Wasserbad entfernen. Es muss also nichts entformt werden und die Struktur bleibt in sich geschlossen. Im Hintergrund sind Motorrad- Sitzpolster aus Schaumstoff zu sehen, die ebenfalls aus dem 3D-Drucker stammen.
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Preislich vertretbar sind kleine Teile aus Kunststoff, hier ein Blinker"glas" aus Kunststoff. Hergestellt wurde es mit dem ältesten 3-D-Druck-Verfahren, der "Stereolithografie". Hierbei wird Kunststoff, der in eines Flüssigkeit gelöst ist, durch UV-Strahlung punktuell ausgehärtet. Die Detailgenauigkeit ist dabei sehr hoch.
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Auch aufwändige Scheinwerferelemente, wie sie an Youngtimern häufig verbaut sind, lassen sich so herstellen. Dabei ist allerdings darauf zu achten, wie temperaturbeständig die Kunststoffe sind, denn Lampengläser werden bekanntlich warm.
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Mechanisch nicht allzu hoch belastete Bauteile, lassen sich mittlerweile gut in "FDM-Verfahren" herstellen. Dieses Verfahren kommt bei den meisten Druckern zum Einsatz, die auch bei Hobby-Schraubern die Werkstätten bereichern. Sie legen aufgeschmolzene Kunststoffraupen übereinander und formen so die Bauteile. Mittlerweile ist eine große Zahl von Kunststoffen verfügbar, von fest bis flexibel und in allerlei Farben.
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Im FDM-Verfahren (Fused Layer Modelling) lassen sich auch Teile mit recht glatter Oberfläche herstellen, wie diese Türleisten. Durch chemische Nachbehandlung mit Lösungsmitteln, kann die Oberflächenstruktur geglättet werden.
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Mit sehr großen Portal-Maschinen, werden aus Kunststoff-Granulat Formen gebaut...
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...mit denen sich große Karosserieteile aus Verbundwerkstoffen wie GfK und CfK herstellen lassen.
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Aus weichen Kunststoffen, wie thermoplastischem Polyurethan, lassen sich flexible Bauteile wie Ansaugschläuche herstellen, die teilweise überraschend hohe Temperaturen von mehr als 150 Grad Celsius überstehen können.
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Ein weiteres interessantes Feld, das für die Bauteilanalyse angewendet wird und speziell beim Nachfertigen von Teilen hilft, sind moderne Scan-Verfahren. Hierbei fährt der Werker mit einem telefonhörergroßen Gerät ein Bauteil ab, das danach als dreidimensionale Punktewolke am Computer erscheint. Diese Dateien können im Nachhinein bearbeitet werden um Fehler zu beseitigen, oder einfach als Vorlage für einen Nachbau dienen.
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Offensichtlich handelt es sich hier um kein Bauteil eines Oldtimers, dennoch wird hier gut die gestalterische Freiheit erkennbar, die mit additiven Fertigungsverfahren erreicht werden kann. Es ließen sich beispielsweise Vergasergehäuse nachbauen, in die versteckt laufende Kanäle und Bohrungen direkt eingearbeitet sind...
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Die Gestaltungsfreiheit wird auch sichtbar an diesen Wärmetauscher-ähnlichen Strukturen. Kühler lassen sich an einem Stück beispielsweise aus Aluminium fertigen.
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Das Drucken eines ganzen Motorblocks dürfte sehr teuer sein, allerdings trifft das für den Bau von Gussformen ebenfalls zu. Die Auflösung (Also wie genau die Oberflächen sind) von additiv-gefertigten Metallbauteilen ist zudem deutlich besser als im Guss, und garantiert lunkerfrei – sehr glatte Oberflächen müssen aber natürlich nachbearbeitet werden.
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Für Metallteile mit aufwändiger Kontur, die über keine besonders genaue Oberfläche verfügen müssen, ist das Nachbearbeiten mit einer Fräse indes oft nicht nötig. Rohrmuffen und Knotenelemente können, abhängig vom Material, direkt mit Rohren verlötet oder verschweißt werden.
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Beeindruckend und zugleich doch irgendwie ein alter Hut: Roboterarme, ausgerüstet mit MAG-Schweißgeräten, formen aufwändige Strukturen ganz aus Schweißgut. Im Anschluss werden die Bauteile abgefräst. Dieses Verfahren ist günstiger als das Zerspanen riesiger Vollmaterialblöcke auf einer Fräsmaschine und ermöglicht gleichzeitig große gestalterische Spielräume.
In Zeiten, in denen Hersteller Ersatzteile für maximal zehn Jahre vorhalten, und diese immer häufiger aus Kunststoff oder Verbundwerkstoff sind, werden Möglichkeiten zur Nachproduktion von Teilen immer relevanter. Zudem sind, je jünger die Fahrzeuge sind, zunehmend baureihenspezifische Teile verbaut – von der zunehmenden absoluten Anzahl der Einzelteile ganz abgesehen.
Zum Glück wird es heutzutage auch zunehmend einfacher, Teile anzufertigen. Während Drehen, Fräsen, Gießen und Schmieden Verfahren sind, die bereits über 100 Jahre alt sind und ohne die die Industrialisierung niemals hätte stattfinden können, gibt es eine Gruppe von Fertigungsverfahren, die erst vor etwas mehr als 40 Jahren die Weltbühne betrat und erst in den letzten Jahren für Industrie und Handwerk an Relevanz gewinnen konnte: die additive Fertigung, im Volksmund auch „3D-Druck“ genannt.
Von diesen Verfahren gibt es dabei mittlerweile sehr viele, und von einfachen Kunststoffen, über Werkzeugstähle und Titan, gummiartige oder transparente Kunststoffe bis hin zu Beton können viele Werkstoffe verarbeitet werden. Die additive Fertigung eignete sich von Beginn an für die Fertigung eher kleinerer Stückzahlen, vor allem aber auch dazu, Strukturen zu erschaffen, die mit keinem anderen Verfahren herstellbar waren. Einige der Verfahren sind also geeignet, nicht mehr verfügbare Ersatzteile für Fahrzeuge zu erzeugen. Wir haben die Industriemesse der additiven Fertigung Formnext 2024 in Frankfurt am Main besucht, um gute Optionen für die Teilenachfertigung und neue Trends zu finden, die dafür sorgen können, alte Fahrzeuge noch lange am Laufen zu halten.