Metall-Ersatzteile aus dem 3D-Drucker

Im Bereich Customer Services & Parts von Mercedes-Benz Lkw hat der automobile 3D-Druck vor einem Jahr seinen Siegeszug durch die Produktionsbereiche im After-Sales- und Ersatzteilgeschäft angetreten. Seitdem hat Customer Services & Parts gemeinsam mit den Forschern und Vorentwicklern der Daimler AG den Einsatz modernster 3D-Druckverfahren für Kunststoff-Ersatzteile ständig weiterentwickelt und ausgeweitet. Der 3D-Druck im Bereich qualitativ hochwertiger Kunststoffteile hat sich heute bereits erfolgreich als zusätzliche Produktionsmethode etabliert und eignet sich vor allem zur Herstellung kleinerer Stückzahlen.

Metallteile aus dem 3D-Drucker zeichnen sich durch sehr hohe Belastbarkeit und Hitzebeständigkeit aus und überzeugen dadurch vor allem bei der Fertigung von mechanisch und thermisch stark beanspruchten Bauteilen in kleinen Stückzahlen. Metallische Bauteile können in beliebigen Geometrien und Stückzahlen „auf Knopfdruck“ produziert werden.

Den Start macht die 3D-Ersatzteilproduktion selten georderter Aluminiumteile. Sie zeichnen sich durch eine nahezu 100-prozentige Dichte und eine höhere Reinheit als herkömmliche Spritzgussteile aus Aluminium aus. Neben der guten Festigkeit und Härte sowie der hohen dynamischen Belastbarkeit erfordert ihre Produktion keine kostenintensive Entwicklung und/oder Anschaffung von Spezialwerkzeugen. Denkbare Einsatzbeispiele sind Metallteile in der Motorperipherie aber auch im Motor selbst sowie in Kühlaggregaten, Getrieben, Achsen oder Fahrgestellen. Insbesondere bei komplexen Strukturen können 3D-gedruckte Metallteile in kleiner Stückzahl für nicht allzu häufig nachgefragte Ersatzteile, Sonderteile sowie Klein- und Klassikserien wirtschaftlich produziert werden.

Die neue Thermostatabdeckung ist ein Beispiel für die wirtschaftliche Ersatz- und Sonderteilproduktion in Top-Qualität, die der Einsatz des 3D-Druckverfahrens für hoch belastbare Metallbauteile aus einer Aluminium-Spritzgusslegierung erlaubt. Das nur in geringen Stückzahlen nachgefragte Ersatzteil kommt in älteren Lkw und Unimog zum Einsatz, deren Produktion bereits vor rund 15 Jahren ausgelaufen ist. Dieses Beispiel zeigt, dass Customer Services & Parts die Herstellung von Bauteilen, die nicht mehr in aktuellen Serienfahrzeugen verbaut oder nur in kleinsten Auflagen als Kundensonderwunsch produziert werden, zu vertretbaren Kosten realisieren und anbieten kann.

Im Vergleich zum selektiven Lasersintern (SLS) im Kunststoffbereich kommt beim 3D-Druck metallischer Bauteile das selektive Laserschmelzen (Selective Laser Melting, kurz: SLM) zum Einsatz. Dabei wird beispielsweise im Fall der Thermostatabdeckung der pulverförmige Aluminium-Silizium-Werkstoff (ALSi10Mg) in einzelnen Schichten aufgetragen und von einer Energiequelle — in der Regel durch einen oder mehrere Laser — verschmolzen. Nach der Vollendung einer Schicht wird automatisch eine neue Pulverschicht aufgetragen, und der Verschmelzungsprozess beginnt erneut. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zur Fertigstellung eines hochfesten dreidimensionalen Aluminium-Metallteils, das sich auch für den Einsatz in hohen Temperaturbereichen eignet. Durch den schichtweisen Aufbau ergeben sich zudem Gestaltungsfreiheiten, die keine andere Produktionsmethode bietet.