Oldtimer-Teile: 3-D-Metalldruck von der Stoßstange bis zum Scharnier

Autor: Steffen Dominsky

Oldtimer-Komponenten aus Kunststoff können inzwischen viele Anbieter nachfertigen. Anders sieht es mit Metallteilen aus. Letztere „drucken“ bisher nur wenige Spezialisten. Noch weniger beherrschen die Kür, nämlich die Bauteile optisch im Originalzustand auszuliefern. JP3D-Tec-Vision gehört dazu.

Auch Oldie-Teile wie diese verchromte „Stoßstange“ einer alten Vespa lassen sich im 3-D-Druck-Verfahren nachfertigen.
Auch Oldie-Teile wie diese verchromte „Stoßstange“ einer alten Vespa lassen sich im 3-D-Druck-Verfahren nachfertigen.
(Bild: Dominsky)

Neuer Acryllack auf alte Kunstharzlackierung? Geht nicht! Neues 0W-20 in alte Motoren? Geht nicht! Neues Kältemittel in alte Klimaanlagen? Weiß keiner, ob es geht. Oftmals gibt es im automobilen Aftermarket Grenzen. Grenzen zwischen alter einerseits und moderner Technik andererseits. Doch kaum eine moderne Technologie ist derart prädestiniert für die Anwendung bei historischem Kulturgut wie der 3-D-Druck.

Neuer Ersatz nicht mehr lieferbar? Kein Problem! Nachgefertigte Alternativen nur in schlechter Qualität erhältlich? Kein Problem! Heute kaputt gegangen und morgen benötigt? Kein Problem! Kein Muster zur Verfügung? Kein Problem! „Mithilfe des 3-D-Drucks bzw. des sogenannten SLM-Pulverbettverfahren (Selective Laser Melting), gibt es heutzutage für zahlreiche Anwendungen eine Lösung, die es bis dato nicht oder nur zu unverhältnismäßig hohen Preisen gab“, erklärt Roman Lengsdorf, Abteilungsleiter für die additive Fertigung von JP3D-Tec-Vision GmbH.

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Das Unternehmen ging im vergangenen Jahr aus der JP Industrieanlagen GmbH hervor, einem klassischen mittelständischen Maschinenbauunternehmen, dessen Schwerpunkt im Bereich Sondermaschinenbau, Automation sowie Robotik liegt. Dessen Gründer Johann Paulus stellte sich irgendwann die Frage „Was wird die Zukunft in der Metallbearbeitung bringen?“ und gab sich gleich die passende Antwort: „einen immer häufigeren Einsatz von additiver Fertigung“. Dank des 3-D-Druck-Prinzips erschließt sich Paulus neue Geschäftsfelder oder ergänzt bestehende Prozesse und Leistungsangebote. Der große Vorteil für Kunden: Mit einem „ordentlichen“ Maschinenbauunternehmen im Rücken kann JP3D-Tec-Vision Leistungen anbieten, die andere (Metall-)3-D-Druck-Anbieter nicht offerieren können.

Denn mit dem alleinigen Drucken bzw. Schmelzen ist es in den seltensten Fällen getan. Hier gehört eine Fläche präzise geplant, dort eine Bohrung exakt gesetzt, ein anderes Bauteil gehört passend abgedreht. Egal: Jede klassische Metallbearbeitung kann das Unternehmensgespann quasi aus einer Hand anbieten. Selbst Arbeiten wie Strahlen, Verchromen und andere Oberflächenbehandlungen ermöglicht der Straubinger Betrieb dank guter Verbindung zu entsprechenden Dienstleistern. Das alles ohne Umwege für den Kunden.

Grundsätzlich kennt der 3-D-Druck unterschiedliche Vorgehensweisen, ein benötigtes Ersatzteil zu erstellen. Am einfachsten geht es, wenn man über entsprechende „Druckdaten“ verfügt. Immer öfter kommt es vor, dass in Oldtimerclubs jemand anderes genau dieses Teil schon einmal nachgedruckt hat/hat nachdrucken lassen. „Inzwischen gibt es diverse Datenbanken im Internet, die kostenlos oder gegen Entgelt entsprechende Dateien bereitstellen“, berichtet Markus Grünner, zuständig für Design, Technik und Produktion bei JP 3D-TecVision.

Verfügt König Kunde nicht über entsprechende Daten, wohl aber über ein Muster, was die Regel ist, scannt Grünner es ein. Dafür nutzt das niederbayerische Unternehmen einen entsprechenden 3-D-Scanner von Zeiss. Der „knipst“ das Bauteil, das sich vor ihm auf einem Rotationsteller befindet, aus einer Vielzahl von Positionen – mit einer Präzision von 7 µm. Das Ergebnis ist eine dreidimensionale Gitterstruktur, die man anschließend am PC nacharbeitet – insbesondere wenn das Muster beschädigt ist oder eine „Verbesserung“ in das reproduzierte Stück einfließen soll. Auch mithilfe des Reverse-Engineering-Verfahrens lassen sich z. B. aus CAD-Daten entsprechende Druckdaten erstellen.

Haben die Maschinenbauexperten sämtliche Daten beieinander, geht’s ab zum Drucken. Das, was bei Kunststoffen bislang State of the Art war, funktioniert bei Metallen heutzutage meist und selbst bei Kunststoffen immer öfter mithilfe des SLM-Verfahrens. Bei Ersteren wird das Ausgangsmaterial geschmolzen und dann auf den Drucktisch bzw. das sich aufbauende Bauteil geblasen. Beim SLM-Verfahren – auch Laserschmelzverfahren genannt – hingehen liegt das Ausgangsmaterial Metall in Pulverform vor. Eine Art Rechen schiebt das Pulver über den „Drucktisch“. Ein Laser schmilzt es sogleich entsprechend der gewünschten Form zu einer festen Struktur zusammen. Im nächsten Schritt senkt sich der Drucktisch minimal, der Rechen kehrt wieder etwas Pulver auf das entstehende Bauteil, der Laser schmilzt die nächste Schicht und das Spiel wiederholt sich von vorne.

Der große Vorteil der additiven Fertigung ist, dass mit ihr Bauteile entstehen, wenn klassische Verfahren versagen. So lassen sich Hohlräume „eindrucken“, die man mit Press- oder Gießverfahren überhaupt nicht erstellen kann. Selbst ein Scharnier, das bekanntlich aus mehreren Teilen besteht, kann man in einem Arbeitsgang drucken. Dem eingerechneten Spiel zwischen Bolzen und Scharnierhälften sei Dank bewegt es sich anschließend selbstverständlich. Sogar mechanisch stark belastete Bauteile wie Zahnräder lassen sich mittels SLM-Verfahren heute drucken – allerdings ist auch hier eine anschließende Feinbearbeitung (Schleifen) nötig.

Ideal findet Lengsdorf das 3-D-Druck-Prinzip in Hinblick auf die benötigte Stückzahl. Während die meisten klassischen Produktionsverfahren sich erst ab einer gewissen Menge (preislich) realistisch darstellen lassen, rechnet sich die additive Fertigung quasi ab Losgröße 1. „Kostenvorteile ergeben sich insbesondere hier nur dann, wenn man mehrere identische Bauteile in einem Arbeitsgang erstellen kann“, so Lengsdorf. Ein weiterer Vorteil: Liegen die Druckdaten vor, ist das fertige Bauteil in wenigen Stunden fertig. Ein Augenzwinkern im Vergleich zu der Zeit, die es braucht, um etwas im Rahmen des klassischen Formenbaus zu fertigen.

Kosten werden weiter sinken

Grenzen setzt bei adaptiven Verfahren meist nur die Bauteilgröße oder besser gesagt die Größe des Arbeitsraums des jeweiligen „Druckers“. Der neueste SLM-Drucker von JP3D-Tec-Vision verfügt über eine Bauraumgröße von 280 x 280 x 365 Millimetern. Diagonal ist entsprechend etwas mehr in Sachen Länge möglich. Eine weitere Einschränkung: Der Hauptbremszylinder aus dem Drucker wäre zwar technisch möglich, aber ... Das Nachdrucken sicherheitsrelevanter Bauteile lehnen die Niederbayern dankend ab. Ein weiterer Aspekt, den Auftraggeber wie -nehmer in Sachen Nachfertigung beachten sollten: Das Kopieren von Markenemblemen, Schriftzügen und anderem Geschützten kann mitunter Probleme bereiten.

Nachdrucken lassen sich auch Oldtimerteile in allen möglichen Materialien und Metallen: egal also, ob Scheinwerferreflektor, Instrumentenzierring oder Abdeckleiste fürs Verdeck. Am häufigsten werden bei dem Straubinger Unternehmen Komponenten aus Alu und Edelstahl nachgefragt. Aber auch andere Metalle sind möglich. Sogar Carbon kann JP3D-Tec-Vision mittels FDM-Verfahren seit Kurzem verarbeiten, also Komponenten daraus fertigen. Auch kein Problem: die transparente Abdeckkappe einer Innenleuchte aus Kunststoff.

Groß sind die Schritte, die neue Technologien in der Anfangszeit zurücklegen. Auch der 3-D-Druck bildet hier keine Ausnahme. So dürften künftig nicht nur die Preise für 3-D-Drucker (weiter) fallen, auch die Betriebskosten der Maschinen und damit die Kosten für gedruckte Bauteile werden weiter sinken, ist Roman Lengsdorf überzeugt. Denn Zeit ist bekanntlich Geld, und je kürzer die Prozesszeiten sind, desto niedriger sind am Ende des Tages auch die Stückkosten.

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Über den Autor

 Steffen Dominsky

Steffen Dominsky

Redakteur »kfz-betrieb«, "Fahrzeug + Karosserie", stellv. Ressortleiter Service & Technik »kfz-betrieb«, Vogel Communications Group