Landtechnik aus dem 3D-Drucker

Was noch vor wenigen Jahren wie Zukunftsmusik klang, ist in der Off-Highway-Branche längst zu einer Schlüsseltechnologie geworden: die Additive Fertigung mithilfe von 3D-Druckverfahren.

Waren solche Verfahren lange Zeit zu zeitaufwändig und kostenintensiv, um sie für die Herstellung von Fahrzeugkomponenten zu verwenden, arbeiten mittlerweile laut DLG alle großen Bau- und Landmaschinenhersteller an der industriellen Serienreife der Technologie, darunter Caterpillar, John Deere und Komatsu. Zum einen würden sie das Verfahren nach wie vor zur schnellen Fertigung von Modellen und Werkzeugen nützen. Zum anderen hätten die Unternehmen erste direkt gedruckte Bauteile in ihre Lieferkette aufgenommen. So könnten sie hochkomplexe Komponenten schnell und in kleinsten Stückzahlen produzieren – und das bei größtmöglicher Flexibilität und Wirtschaftlichkeit.

Neue Formenvielfalt
Nicht nur Kunststoff-, sondern auch Metallteile werden heute im 3D-Verfahren hergestellt. 
Beim dreidimensionalen Druck erfolgt der Aufbau Schicht für Schicht auf Basis digitaler Konstruktionsdaten. Der Werkstoff wird nur an den Stellen verbaut, wo er gebraucht wird. So lassen sich von der Natur inspirierte bionische Geometrien realisieren, die mit Gießen oder subtraktiven Methoden wie Fräsen oder Drehen nur schwer oder gar nicht herstellbar sind.
 
Ersatzteilversorgung neu gedacht
Zunehmend bedient die Additive Fertigung dabei den Wunsch nach der Just-in-time-Produktion von Ersatzteilen sowie deren Individualisierung – werkzeuglos, in benötigter Stückzahl und ohne Mindestabnahmemenge. Da die Ersatz- und Nachrüstteile auch nach langer Zeit anhand der gespeicherten CAD-Daten problemlos nachgedruckt und geliefert werden können, ist keine ressourcenintensive Lagerlogistik erforderlich. Daraus ergeben sich interessante Perspektiven für den After Sales Service, die teilweise heute schon Realität sind. So kann der Maschinenhersteller auf Basis von Sensordaten Aussagen über den Motorzustand treffen und On-Demand, noch bevor ein Ausfall auf dem Feld oder der Baustelle überhaupt eintritt, das benötigte Ersatzteil fertigen.
 
Das Beste aus zwei Welten vereint
Die Techniken stoßen allerdings immer dann an ihre Grenzen, wenn sich mit herkömmlichen Verfahren wirtschaftlich hohe Stückzahlen realisieren lassen. Im Fokus vieler Aktivitäten stehen deshalb Hybridverfahren, die es ermöglichen, die Additive Fertigung auf CNC-Maschinen zu integrieren. Die intelligente Kombination von 3D-Druck mit Techniken wie Zerspanen, Sintern oder Spritzgießen soll dabei neue Wege erschließen – eine Absicht, die auch das Projekt “KitkAdd” verfolgte, an dem Wissenschaftler der Universität Paderborn gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sowie Unternehmen aus der Wirtschaft forschten. John Deere betrachtete im Rahmen einer Machbarkeitsstudie die Fertigung von Planetenradgetrieben mit verbesserter Schmierstoffversorgung sowie Wärmetauscher zur dezentralen Kraftstoffkühlung. Nach etwas mehr als drei Jahren Laufzeit wurde das Projekt im März 2020 erfolgreich abgeschlossen. Für die Bauteile wurden industrielle Produktionskonzepte erstellt, die im Vergleich zur rein additiven Prozesskette eine wirtschaftlichere Herstellung ermöglichen.
 
Vom 27. Februar bis 5. März demonstrieren die Aussteller auf der Agritechnica in Hannover, wo der 3D-Druck seine Stärken im Off-Highway-Sektor voll ausspielen kann und welche neuen Anwendungen er für den After Sales Service ermöglicht. Das Thema wird zudem in der “Future Lounge”, dem Fachforum der Systems & Components, diskutiert werden.