Schneller Ersatzteile beschaffen: Wie die Bahn mit 3D-Druck pünktlicher werden will
Von Siemens bis Gillette setzt die Industrie große Hoffnungen in 3D-Druck. Die Bahn will damit sogar eines ihrer größten Probleme angehen.
3D-Druck ist auch etwas fürs Auge: Schicht für Schicht verschweißt ein dunkelblauer Lichtbogen einzelne Drähte aus Edelstahl. Funken sprühen, langsam wächst das Teil in die Höhe und Breite. Am Ende des Prozesses steht ein fertiger Radsatzdeckel – und die Hoffnung der Bahn, auf diesem Wege eines ihrer größten Probleme lösen zu können. Denn Verzögerungen bei der Instandhaltung und Warten auf Ersatzteile hält die Züge häufig länger als gedacht in der Werkstatt, das geschmälerte Zugangebot sorgt für Zugausfälle und Verspätungen. 3D-Druck soll dabei Abhilfe schaffen.
„Mit dem Durchbruch beim Metalldruck können wir jetzt schrittweise eine schnellere Versorgung mit Ersatzteilen sicherstellen und die Fahrzeuge gehen zügig wieder auf die Strecke“, sagte Sabina Jeschke, bei der Deutschen Bahn Vorständin für Digitales und Technik.
Am Mittwoch stellte die Professorin in Berlin ein neues Verfahren für den 3D-Druck vor. So müssen beispielsweise künftig die „Radsatzlagerdeckel“ nicht mehr in der Gießerei bestellt werden, sondern können von dem Unternehmen Gefertec gedruckt werden. Das Teil schützt Rangierloks unter anderem vor aufwirbelnden Schottersteinen, ohne steht das Fahrzeug still. Warte- und Lieferzeiten betragen häufig bis zu 24 Monate, die Druckzeit liegt nur bei rund sieben Stunden. „Ziel ist es, bis 2021 rund 10.000 der jährlich rund 20.000 verschiedene Ersatzteile mittels 3D-Druck abrufbar zu machen“, kündigt Jeschke an.
Ganz neu ist das Verfahren bei der Bahn nicht. Das Unternehmen setzt seit 2015 auf dreidimensionalen Druck. 2016 und 2017 ließ die Bahn jeweils rund 1000 Teile drucken, im vergangenen Jahr waren es schon 7500. Bislang handelte es sich dabei allerdings um relativ kleine Bauteile wie Kleiderhaken im ICE oder Kopfstützen für Regionalzüge. Heute können bis zu 17 Kilogramm schwere, betriebsrelevante Teile hergestellt werden.
Mehr als 120 verschiedene Teile können heute insgesamt per Knopfdruck hergestellt werden, teilt die Bahn mit, die den dreidimensionalen Druck auch in die Ausbildung ihrer Mitarbeiter aufnehmen will. Die rund 600 Azubis in der Bahn-Instandhaltung lernen künftig, wie sie Skizzen für den 3D-Druck anfertigen und die entsprechende Aufträge an Partnerunternehmen vergeben. Für Mitarbeiter gibt es zudem einen neue App, in der geprüft werden kann, ob ein benötigtes Ersatzteil gedruckt werden kann oder bestellt werden muss.
Internationale Norm für 3D-Druck
Doch die Bahn denkt beim 3D-Druck noch eine Ebene höher. Sie will einen internationalen Standard für 3D-Druck entwickeln, eine neue ISO-Norm wie es sie in vielen anderen Bereichen der Industrie gibt. Standards und Normen sind eine wichtige Voraussetzung, um einen breiten Einsatz der Technologie zu ermöglichen. Bereits seit einigen Jahren arbeiten verschiedene Gremien in Deutschland, China und den USA an der Formulierung entsprechender Normen. Bisher ohne Ergebnis.
Dabei spielt die additive Fertigung, wie es in der Fachsprache heißt, nicht nur in der Bahnbranche eine immer wichtigere Rolle. Das Bundeswirtschaftsministerium zählt den 3D-Druck zu den Schlüsseltechnologien der Industrie 4.0. In der Automobil- und Luftfahrtbranche gibt es erste Serienfertigungen. Beispielhaft ist das unbemannte Fluggerät „Thor“ von Airbus, das nahezu komplett mit einem 3D-Drucker hergestellt wurde. Experten rechnen damit, dass 2030 rund 5,2 Prozent aller Bauteile in der Luft- und Raumfahrt aus dem 3D-Drucker kommen.
Und auch andere Bereiche der Industrie setzen auf das Verfahren. Insgesamt werde der weltweite Markt für 3D-Druck-Produkte in den kommenden zehn Jahren laut einer Studie der Strategieberatung PwC in der Industrie pro Jahr um durchschnittlich 13 bis 23 Prozent auf ein Marktvolumen von 22,6 Milliarden Euro anwachsen. Nach einer Studie der Unternehmensberatung Ernst & Young von 2016 rechnen 38 Prozent der Firmen damit, dass 3D-Druck bis 2021 zu einem Teil ihres Produktionsprozesses wird. Deutschland mit seiner Stärke im verarbeitenden Gewerbe spielt Experten zufolge dabei eine führende Rolle. „Wir sehen, dass sich die damals beobachteten Tendenzen bestätigen“, sagt Ernst & Young-Beraterin Stefana Karevska zu Tagesspiegel Background. Die Ergebnisse von damals seien auch heute noch aktuell.
Siemens druckt Gasturbinenschaufel
So ist 3D-Druck aus Sicht von Siemens eine der Zukunftstechnologien des Konzerns. Als Durchbruch hatte das Dax-Unternehmen es 2017 bezeichnet, als erstmals eine Gasturbinenschaufel aus einem 3D-Drucker zum Einsatz kam. Dass so hergestellte Bauteile auch den Belastungen im Bereich der Stromerzeugung, einem der anspruchsvollsten Anwendungsfelder, standhielten, sei ein „bahnbrechender Erfolg“, hieß es damals. Durch die Drucktechnik könnten sogar feine Kühlungsschächte eingearbeitet werden, die beim Gießen desselben Bauteils nicht zu produzieren wären.
In der Medizintechnik wird der Technik ebenfalls großes Potenzial zugesprochen. Laut PwC wird das Marktvolumen hier bis 2030 dank künstlicher Organe, Gelenke oder Zahnteile auf rund 5,59 Milliarden Euro steigen. In den nächsten Jahre werde der Fortschritt hier vor allem durch die Neuerfindung existierender Produkte und Geschäftsmodelle gekennzeichnet sein, heißt es in der entsprechenden Studie. In den Folgejahren werde die Entwicklung neuartiger Materialien und optimierter Druckverfahren an Bedeutung gewinnen.
Doch auch Konsumgüterhersteller könnten künftig häufiger auf 3D-Druck setzen. So nutzt etwa der Rasierer-Hersteller Gillette in seinem Werk in Berlin-Tempelhof seit Februar dieses Jahres einen entsprechenden Drucker, in dem Ersatzteile für die Produktionsmaschinen erzeugt werden. Die Kostenersparnis sei erheblich, sagte ein Sprecher. Beim Turnschuhhersteller New Balance wiederum kommen die Schuhsohlen einiger Modelle aus dem Drucker. Und auch für den Endkunden wissen einige Unternehmen den 3D-Druck zu nutzen: Der italienische Nudelhersteller Barilla bietet seinen Kunden mit seiner Tochtergesellschaft „BluRhapsody“ die Möglichkeit Nudeln in individuellen Formen und Farben herzustellen.