3D-Druck in der Anwendung: Ersatzteile erstellt mit 3D-Druck

Ein zunehmend an Bedeutung gewinnender Anwendungsbereich ist der 3D-Druck von Ersatzteilen. Insbesondere bei älteren Maschinen, Kraftfahrzeugen (Oldtimer & Youngtimer), bei sehr komplexen Bauteilen oder wenn es keine „originalen Ersatzteile“ mehr gibt, ist der 3D-Druck meist eine lohnenswerte Möglichkeit, Ersatz zu schaffen. Aber auch im Spezialmaschinenbau, oder wenn es nur sehr wenige Exemplare einer Maschine gibt, sind Ersatzteile oft rar oder sehr schwer zu bekommen. Der 3D-Druck schließt diese Lücke. Wie das funktioniert und was Sie dabei beachten sollten, erfahren Sie in diesem Beitrag.

In aller Regel ist die additive Fertigung von Ersatzteilen wesentlich schneller als die traditionelle Herstellung desselben Bauteils. Allerdings kann es auch mit erheblichen Kosten verbunden sein. Dies ist abhängig vom gewählten Verfahren und Material. Insbesondere im Metall 3D-Druck sind die Kosten häufig sehr hoch.

Um von einem (defekten) Original-Teil eine 3D-gedruckte Kopie anzufertigen, sind folgende zwei Schritte notwendig:

Insbesondere die Digitalisierung wird als Kostenfaktor häufig unterschätzt. Für das Einscannen des Objekts bzw. das Erstellen des 3D-Modells können je nach Komplexität Kosten im drei- bis vierstelligen Bereich entstehen. Für kleinere bis mittelgroße Bauteile übersteigen die Kosten für die Digitalisierung häufig die des 3D-Drucks.

Bei der manuellen Konstruktion von digitalen 3D-Modellen werden die Objekte zuerst genau vermessen und anschließend mithilfe von CAD Programmen digital konstruiert.

Dieser Prozess ist arbeitsintensiv und kann dementsprechend kostenintensiv sein. Es ist aber auch eine genaue und zuverlässige Vorgehensweise um ein digitales 3D-Modell zu erstellen. Bei relativ einfachen geometrischen Formen ist die Konstruktion häufig die schnellste und ökonomische Herangehensweise.

Im Gegensatz zum 3D-Scan, bei dem Mesh-Dateien erzeugt werden, werden beim Konstruieren von 3D-Modellen gängige CAD-Formate erzeugt (bspw. STP/STEP). Diese Datenformate sind auch die Grundlage für andere Produktionsmethoden, wie bspw. die CNC Bearbeitung.

Für Objekte mit komplexen Geometrien, bspw. mit zahlreichen Freiflächen, ist der Einsatz von 3D-Scantechnik angebracht. Allerdings stößt diese Technologie an ihre Grenzen, wenn es um das genaue Scannen von Hinterschneidungen geht. Dies ist meist nur mit einem CT-Scan möglich. Dieser liegt bei kleineren Bauteilen meist in der Größenordnung von EUR 400,- netto.

Handelt es sich bei Ihrem Objekt um ein Funktionsbauteil, kommen vor allem Thermoplaste (meist Polyamid 12 „Nylon“) infrage. Die typischen Verfahren hierbei sind HP Multi Jet Fusion, oder das Lasersintern, teilweise jedoch auch das FDM-Verfahren (Polymere z. B. ABS, ABS/PC, ULTEM).

Der 3D-Druck mit Metallen ist trotz gewisser technischer Gemeinsamkeiten nicht mit dem Kunststoffdruck vergleichbar. Fertigungs- und materialbedingt müssen beim Metall 3D-Druck Abstriche in der Oberflächenqualität und Dimensionstoleranz der Objekte hingenommen werden. Weiterhin unterscheiden sich Kosten nicht selten um Faktor 30 – 100.

Gängige Metall 3D-Druck Verfahren benötigen Supportstrukturen, welche mit dem Objekt verschweißt werden. Dementsprechend ist das Entfernen sehr aufwendig und hinlässt meist sichtbare Spuren an den Oberflächen. Daher ist es oft erforderlich, dass Funktionsflächen noch zerspanend nachbearbeitet werden müssen (Drehen, Fräsen, etc.).

Der Metall-3D-Druck hat vor allem dann Vorteile, wenn Zeit eine kritische Komponente ist oder die Herstellung mit „traditionellen“ Verfahren zu aufwendig ist. Auch wenn die Qualität der Oberflächen eine geringe Rolle spielt und Toleranzen nicht entscheidend sind.

Es gibt eine einfache Antwort: Wenn der Wert des Bauteils hoher ist, als die Kosten für die Digitalisierung und den anschließenden 3D-Druck. Bei Bauteilen im privaten Bereich (sofern die Digitalisierung nicht selbst vorgenommen wird), lohnt sich der Druck in aller Regel (derzeit) noch nicht.

Eine Einschränkung ist jedoch stets zu beachten: Schutzrechte auf die jeweiligen Bauteile. Bei alten Anlagen oder Kraftfahrzeugen stellt dies meist, jedoch nicht immer, kein Problem dar. Bei jüngeren Anlagen und insbesondere bei aktuellen Fahrzeugen kann dies aber durchaus problematisch werden. Machen Sie sich im Zweifelsfall beim Hersteller kundig, ob eine Replikation zulässig ist.

Diese Leistungen bieten wir Ihnen:

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