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3D-gedruckte Ersatzteile für DAIMLER BUSES

DAIMLER ist ein Global Player mit langjähriger AM Erfahrung. In diesem Beitrag erfahren Sie, wie dem Tochterunternehmen DAIMLER BUSES durch den 3D-Druck eine Revolution seiner Supply Chain gelang.

ÜBER DAIMLER BUSES

In der Automobilindustrie war Daimler eines der ersten Unternehmen, das in die Additive Fertigung investierte und sich dabei nicht nur auf Kunststoffe, sondern auch auf den metallischen 3D-Druck konzentrierte. Bei Daimler Buses, einer Tochtergesellschaft von Daimler, wurde 2016 ein erstes Projekt für 3D-gedruckte Ersatzteile gestartet. Das Projekt sollte von einer eigens gegründeten Abteilung, dem Center of Competence 3D-Printing, unter der Leitung von Ralf Anderhofstadt durchgeführt werden. Im neu geschaffenen CSP-Projekt (Customer Services and Parts) sollte der 3D-Druck, in diesem Fall Selective Laser Sintering (SLS), für den Einsatz in der täglichen Produktion für sichtbare Ersatzteile getestet werden. Die Idee dahinter? Nicht weniger als die Neuerfindung der Supply Chain für das After-Sales-Geschäft und die Verbesserung der weltweiten Ersatzteilproduktion. In mehreren Workshops und mit Unterstützung verschiedener Partner wie Additive Minds, EOS und DyeMansion wurde die gesamte Lieferkette definiert und bewertet. Das Ergebnis: Eine Analyse, die zeigte, wie der 3D-Druck in vollem Umfang genutzt werden kann. Der Report zeigte den maximalen Mehrwert der Technologie und wie Qualitäts- und Skalierbarkeitsbarrieren herkömmlicher Fertigungsmethoden überwunden werden können.


DIE HERAUSFORDERUNG

Das Erreichen einer Bauteilqualität, die mit Spritzgussteilen konkurrieren kann. Um die Komplexität des Themas zu verstehen, muss man sich vor Augen halten, dass es weit über 300.000 verschiedene Ersatzteile für Daimler Busse und Lkw gibt. Dies führt zu einer sehr komplexen, langfristigen und teuren Lieferkette. Hier erkannte Daimler Buses den Bedarf an einer Lösung für eine dezentrale On-Demand Produktion, die kleine Stückzahlen ermöglicht. Wie man sich vorstellen kann, hat ein Unternehmen wie Daimler besonders hohe Qualitätsansprüche, insbesondere an das Endprodukt. Die Oberflächenqualität und die Farbe der Bauteile sollten sich in keiner Weise von den im Spritzgussverfahren hergestellten Originalteilen unterscheiden.

Bei den ersten Versuchen mit industriellem 3D-Druck stellte sich heraus, dass die Reproduktion genau dieser Parameter schwierig war. Die Produktion der Bauteile funktionierte dank der Präzision der EOS Anlagen, die insbesondere bei komplexen Geometrien eine unübertroffene Qualität liefern, einwandfrei. Aber aus der Produktion kommend, waren diese Teile weiß und die Oberflächenbeschaffenheit zu rau. Für Daimler Buses gab es also zwei wesentliche Herausforderungen: Einerseits den gewünschten Glanz der spritzgegossenen Pendants zu erreichen, ohne die Texturen zu verlieren. Und andererseits eine Färbetechnologie zu finden, die reproduzierbare Färbeergebnisse und die Entwicklung von Corporate Farben ermöglicht, wie in diesem Fall unterschiedliche Grautöne. Es war also klar, dass die Bauteile mehrere Stufen der Nachbearbeitung benötigen würden.


DIE LÖSUNG

Eine reproduzierbare und rückverfolgbare Post-Processing Technologie, die höchsten Qualitätsanforderungen entspricht. Schlussendlich fand der Premium-Automobilhersteller die Lösung im DyeMansion Print-to-Product Workflow, bestehend aus den Strahlsystemen Powershot C und S sowie der DM60, die die weißen Bauteile färbt. Durch die Behandlung mit dem PolyShot Surfacing in der Powershot S erhalten die SLS-Teile ihre spritzgussähnliche Oberfläche. Der Prozess hat keinen Einfluss auf die Bauteilstruktur oder -geometrie und erhält die Lederstruktur der Teile. Mithilfe des DyeMansion Color Matchings wurden für Daimler Buses drei spezielle Grautöne auf Basis der Spritzgussteile entwickelt. Diese werden mit der DM60 auf die Bauteile appliziert. Im Gegensatz zum Lackieren wird die Farbe von dem Bauteil aufgenommen und bildet keine weitere Schicht auf der Oberfläche, was ebenfalls zum Erhalt der Texturen beiträgt. Die DyeMansion-Technologie wird vor Ort im Center of Competence 3D-Printing bei Daimler Buses eingesetzt.


DIE VORTEILE:

NACHHALTIGE ON-DEMAND PRODUKTION
Durch die erfolgreiche Implementierung des industriellen 3D-Drucks können heute Ersatzteile auf Nachfrage produziert werden, wann und wo immer sie benötigt werden. Somit werden großvolumige Überproduktionen, Werkzeugkosten oder große Lagerbestände überflüssig. Dies führt nicht nur zu einer nachhaltigeren Supply Chain, sondern reduziert auch die Lagerkosten und verkürzt die Lieferzeiten.

INDIVIDUELLE DAIMLER FARBEN
Ausgehend von den Original-Spritzgussteilen als Farbmuster wurden mit dem DM Color Matching drei Grautöne entwickelt, die auf EOS PA2200 die gleichen Farbwerte erreichen wie auf den Originalteilen. Nach der Entwicklung werden die einzelnen Farbrezepturen gespeichert und können immer wieder abgerufen und bestellt werden. Dies ist mit jeder Farbe und jedem physikalischen Farbmuster möglich, egal ob Kunststoff, Gewebe, Papier oder sogar menschliche Haut.

ERHALT VON TEXTUREN
Für Automobil-Innenteile sind feine Texturen, wie z.B. Lederimitationen, sehr beliebt. Diese Strukturen mit einer 3D-Software zu generieren, ist kein Problem mehr. Sie aber zu erhalten ist eine Herausforderung. Abrasive Prozesse wie das Schleifen oder Färbetechniken wie das Lackieren zerstören diese Texturen, indem sie Material auf die Teile auftragen oder Material abtragen. Mit dem DyeMansion Polyshot Surfacing werden die offenen Poren der Polymerteile mit speziellem Strahlgut homogenisiert. Das hilft, die Ersatzteile in langlebige Produkte zu verwandeln, ohne die Textur auf der Bauteiloberfläche zu verlieren. Das DeepDye Coloring funktioniert unabhängig von der Bauteilgeometrie. Bei der chemischen Reaktion zwischen Material und Farbstoff dringt die Farbe in das Bauteil ein, anstatt eine weitere Schicht auf der Oberfläche zu bilden.

REPRODUZIERBARE & RÜCKVERFOLGBARE PROZESSE
Das DeepDye Coloring arbeitet mit Farbkartuschen, die einfach vor der Färbung in die DM60 eingesetzt werden können. Mit dem DeepDye Coloring sind alle Prozessparameter rückverfolgbar. Alle definierten Parameter (z.B. Umfang der Färbung, Farbrezeptur oder Finish) werden mittels RFID-Chips auf der Kartusche gespeichert. Der entsprechende Reader an der DM60 liest diese Informationen aus und stellt die Maschine entsprechend ein. Das Kartuschensystem und die DM60 sorgen für stabile und reproduzierbare Prozesse. Sind die Prozessparameter einmal definiert, können sie überall konsistent reproduziert werden, wo DyeMansion Technologie eingesetzt wird.


WHAT’S NEXT

Nach der erfolgreichen Implementierung der Technologien ist es nun an der Zeit, das Projekt auszuweiten. Dazu gehören der Ausbau des Center of Competence 3D-Printing, das Testen und die Produktion weiterer Ersatzteile sowie die Zertifizierung des Prozesses bei Dienstleistern, um auch höhere Stückzahlen produzieren zu können. Auch der ständige Austausch mit DyeMansion für Prozessentwicklung, Color Matching, Anwendungsberatung und neue Technologien wird fortgesetzt.

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