Automotive: MAN erforscht Ersatzteilproduktion im 3D-Druck


ERSATZTEILLOGISTIK

Seit Anfang 2015 untersucht der Münchner Nutzfahrzeughersteller MAN in einem Pilotprojekt die Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks in der Ersatzteillogistik.

Der Münchner Nutzfahrzeughersteller MAN erhofft sich vom 3D-Druck beziehungsweise der sogenannten generativen Fertigung eine ganze Reihe von Vorteilen im tagtäglichen Geschäft – vor allem bei langsam drehenden Ersatzteilen. Denn lange Lieferverpflichtungen machten eine exakte Kalkulation des Allzeitbedarfs hier relativ schwierig – insbesondere vor dem Hintergrund der langen Lieferpflichten von MAN von bis zu 35 Jahren.

So könnten beispielsweise Kundenversprechen durch kürzere Beschaffungszeiten auch bei den eher exotischen Teilen in Zukunft sehr viel besser eingehalten werden. Die Lieferzeit lasse sich mit dem 3D-Druck in einer Größenordnung von heute zwei bis drei Wochen auf nur noch fünf Tage senken. Mithilfe des generativen Fertigungsverfahrens könnten sogar Sonderteile innerhalb einer Woche geliefert werden. Auch könnte durch den 3D-Druck das Verschrottungsrisiko eliminiert werden, da die Ersatzteilproduktion im Bereich der Sonderteile sich im konventionellen Herstellungsverfahren heute an Mindestabnahmemengen orientieren muss. Mittels 3D-Druck sei eine Produktion gemäß Losgröße 1 realisierbar, da keine Mindestabnahmemengen beziehungsweise Werkzeugkosten anfallen.

„Die Vorteile des 3D-Drucks oder der generativen Fertigung können wir direkt an den Kunden weitergeben“, sagt Stefan Küppers, Projektleiter 3D-Druck im MAN-Werk Dachau. „Das ist vor allem eine rasche und hohe Verfügbarkeit der Ersatzteile auch bei Exotenumfängen.“ Dabei sei das zukünftige Potenzial von generativen Fertigungsverfahren noch deutlich höher. „Denn neue Konstruktionsverfahren ermöglichen eine Gewichtsreduzierung der Bauteile, von der der Kunde in Form einer höheren Nutzlast oder geringerem Kraftstoff profitiert“, ergänzt J. Felix Beck, Senior Manager Process Development Parts bei MAN. „Obwohl das Thema noch ganz am Anfang steht, wollen wir vorn mit dabei sein – somit könnten wir auch bei der Marktrealisierung einer der Ersten sein.“

Hohe Preise für Metallpulver

Dabei sei zunächst eine Beschränkung auf Kunststoffteile aus technischer und wirtschaftlicher Sicht grundsätzlich sinnvoll, denn die Beschaffung von konventionell gefertigten metallischen Ersatzteilen ist derzeit noch technisch einfacher und wirtschaftlicher. Das liegt unter anderem an den hohen Preisen für metallisches Pulver sowie daran, dass metallische Bauteile häufig sicherheitskritisch beziehungsweise hochbelastet sind und damit der Qualitätssicherung eine außerordentlich große Bedeutung zukommt. Das zu druckende Pilotteil - im MAN- Sprachgebrauch die „Liegenaufnahme TGA obere Liege“ - befindet sich in der Fahrerkabine der im Jahr 1999 gebauten Fahrzeugmodelle und dient dazu, die Schlafliege des Lkw-Fahrers bei Nichtbenutzung hochklappen zu können. Warum gerade dieses Teil? Hauptargument ist der geringe Bedarf des Ersatzteils über einen langen Zeitraum: MAN müsste sich für dieses Teil bei konventioneller Fertigung zu Mindestabnahmemengen verpflichten und auch die Werkzeuge für die konventionelle Fertigung neu beschaffen.

Der Münchner Nutzfahrzeughersteller beziffert den Allzeitbedarf an genau diesem Ersatzteil auf maximal 300 Stück bis zum Jahr 2021. Interne Berechnungen ergeben, dass bis zu einem Bedarf von 220 Stück die generative Fertigung, also der 3D-Druck, wirtschaftlicher ist. Zieht man dann noch die Aspekte Verschrottungsrisiko, Werkzeugkosten und Mindestabnahmemengen in diese Betrachtung ein, rechnet sich die Variante 3D-Druck für MAN für dieses Ersatzteil. In dem 3D-Pilotprojekt lässt MAN dieses Ersatzteil nun über einen Dienstleister drucken. „Bei dieser neuen Technik sind die Innovationszyklen mit deutlich unter 18 Monaten einfach zu kurz und die Produktionsanlagen mit 1,0 bis 1,5 Millionen Euro noch zu teuer, als dass sich eine Investition in einen eigenen 3D-Drucker für uns lohnen würde“, so Beck. Mit dem Einsatz von Dienstleistern beziehungsweise den geeigneten Lieferanten könne die Technik jedoch bereits sofort genutzt werden. „Der Kostenaufwand hält sich bei uns auch deshalb momentan in Grenzen“, sagt Beck. „Insgesamt belaufen sich die Aufwendungen im Prinzip auf die Beschäftigung eines zweiköpfigen Projektteams sowie die Kosten für die Prototypenteile.“

Trotz eines vielversprechenden Starts des Pilotprojekts sieht MAN das Thema Werkstoffe und 3D-Fertigungsprozesse erst ganz am Anfang der Praxistauglichkeit. Insbesondere die Qualitätsfreigabe ist derzeit noch eine große Herausforderung, da die Erfahrungen bezüglich der Bauteilqualität und der Langlebigkeit von 3D-gedruckten Teilen noch nicht sehr umfangreich sind. „Darüber hinaus müssen auch juristische Themen wie zum Beispiel Urheberrechte beachtet werden“, sagt Beck. „Das schränkt das potenziell infrage kommende Teilespektrum grundsätzlich auf MAN-eigene Teile ein.“

Standardprozess etablieren

Auch müsse nun zunächst ein Standardprozess bei MAN etabliert werden, um auf Basis der Piloterfahrung auf generativ gefertigte Teile umstellen zu können. Es bedarf einer ausgesprochen engen Kooperation zwischen den Abteilungen „zentrale Qualität“ und „Technik“. Hier befinde sich der generelle Freigabeprozess derzeit in Abstimmung. „Das volle Potenzial der generativen Fertigung ist durch entsprechende Konstruktionsverfahren noch um ein Vielfaches höher“, so Beck. „Denn diese Konstruktionsverfahren arbeiten mit Material genau dort, wo es benötigt wird und berücksichtigen nicht mehr die konventionellen Fertigungsverfahren – damit ist der Kundennutzen im Vergleich zum reinen Kopieren der Teile um ein Vielfaches höher.“

Autor: Thomas Wöhrle, freier Journalist, Karlsruhe.



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