30. Juli 2024 agvs-upsa.ch – Ersatzteile künftig direkt im 3D-Drucker in der Werkstatt herstellen: Dieses Zukunftsszenario schwirrt in vielen Köpfen herum und würde die Ersatzteillogistik revolutionieren. Statt Kunststoff-, Aluminium- oder Stahlteile vom Lieferanten zum Garagisten zu transportieren, könnten die Teile in entsprechenden Maschinen direkt in der Garage mit CAD- und Fertigungsdaten der Automobilhersteller produziert werden. Wir gehen auf den Grund, was dahintersteckt und welche Fertigungstechniken im modernen Fahrzeugbau eingesetzt werden. Andreas Senger


Der Materialmix sowie die verschiedenen Fertigungstechniken sorgen im modernen Rohkarosseriebau für hohe aktive wie passive Sicherheit. Foto: Porsche

Die Fahrzeugkarosserie ist bei modernen Fahrzeugen für eine noch nie vorher dagewesene aktive wie passive Sicherheit verantwortlich. Durch eine hohe Torsionssteifigkeit und damit wenig Verwindung werden die Radführung und Lenkung präziser. Die Steifigkeit der Karosserie sorgt für ein sicheres und präzises Fahr- wie Lenkverhalten. Sollte es zu einem Unfall kommen, sind Lastpfade an der Front, am Heck und seitlich in Form einer Knautschzone verantwortlich, dass die kinetische Energie in Wärmeenergie durch Verformung umgewandelt wird. Die Insassen bleiben dank Sicherheitsfahrgastzelle bis zu Aufprallgeschwindigkeiten von knapp 60 km/h in der Regel unverletzt, da die passiven Sicherheitssysteme im Verbund mit der hochfesten Passagierzelle schützen. Dass dies möglich ist, wird bei modernen Fahrzeugen ein vielfältiger Materialmix eingesetzt (siehe Bild oben), der für unterschiedliche Festigkeiten und Energieaufnahmemöglichkeiten sorgt. Zudem wurde in den vergangenen Jahren die Verbindungstechnologie mit Kleben, Schweissen und auch Nieten vielfältiger. Nebst verschiedenen Stählen kommen immer mehr Aluminiumteile dazu, um das Fahrzeuggewicht nicht in adipöse Regionen wachsen zu lassen.

Ein weiterer Trend sind Grossgussteile aus Aluminiumlegierungen. Durch das Einschiessen des flüssigen Leichtmetalls in eine Werkzeugform können ganze Türkörper, Federdomlager oder auch Grossteile in einem Arbeitsgang gefertigt werden. Dieses Druckgussverfahren wird beispielsweise von Georg Fischer immer weiterentwickelt, und die Firma Bühler baut beispielsweise die entsprechenden Druckgussmaschinen. Diese weisen heute bereits Schliesskräfte von 3400 kN bis 92’000 kN auf, was umgerechnet einer Masse von knapp 10’000 Tonnen entspricht. Tesla wendet diesen Karosserierohbau konsequent an, um in weniger Arbeitsschritten eine komplette Rohkarosserie zu produzieren. Im Reparaturfall sind diese Grossteile allerdings nicht nur von Vorteil. Je mehr Fügestellen vorhanden sind, desto einfacher lassen sich Karosserieteile austauschen.

Seit rund 30 Jahren wird das additive Herstellen (additive Manufacturing) eingesetzt, um komplexe Formen Schicht für Schicht zu produzieren. Die Idee dahinter ist nicht neu und wurde vor allem für den Prototypenbau oder für Kleinserien verwendet. Als Werkstoff bieten sich Kunststoffe an. Die Thermoplaste in Form von Fäden werden am Druckkopf erwärmt. Wie in einem Plotter kann nun zweidimensional in der Fläche mit dem Aufbau einer Komponente gestartet werden und durch Hochfahren des Druckkopfes dreidimensionale Formen entstehen. Die Herausforderung besteht darin, die CAD-Daten des Werkstücks in eine Produktionsroutine umzuwandeln, damit das Bauteil Schicht für Schicht gedruckt werden kann. Dass diese Art der Produktion mehr Zeit in Anspruch nimmt als eine Kunststoffspritzgussmaschine, liegt auf der Hand. Allerdings können auch andere Formen, welche in den konventionellen Verfahren nicht umsetzbar sind, produziert werden.

Klicken Sie hier, um den vollständigen Bericht zu lesen [PDF].​