Regelmäßig ist die Additive Fertigung, umgangssprachlich besser bekannt als 3D-Druck, in aller Munde und wird wiederkehrend zum Technologietrend des Jahres gekürt. Nur was kann der 3D-Druck heutzutage bereits und wo könnte dieser sinnvoll – außerhalb des Prototypenbaus und dem Do-It-Yourself Bereich zu Hause – auch im Automotive Aftersales Umfeld eingesetzt werden? Aufgrund meines großen Interesses für die Automobilindustrie sowie ersten Berührungspunkten mit der Thematik 3D-Druck während meines Studiums, habe ich mich dazu entschlossen, diese Fragestellung im Rahmen meiner Masterarbeit mit dem Thema „3D-Druck im Automotive Aftersales der Zukunft – Analyse des Ist-Zustandes und Ableitung potenzieller Einsatzszenarien“ zu bearbeiten.
3D-Druck im Jahr 2018: Was heute bereits möglich ist
Zusammen mit den formativen Fertigungsverfahren, wie Gießen oder Schmieden bilden subtraktive Fertigungsverfahren, wie Bohren oder Fräsen, die zwei Säulen der klassischen Fertigungstechnologie. Der 3D-Druck ermöglicht eine Kombination beider Verfahren mit nur einem „Klick“.
Während die Endkonturen komplexer Bauteile in der klassischen Fertigung oftmals durch eine nachträgliche, materialabtragende Bearbeitung eines gegossenen Rohteils erzeugt werden, findet beim 3D-Druck die Herstellung des finalen Bauteils durch einen schichtweisen Aufbau statt.
Grundlage dafür sind (CAD-)Baupläne in digitaler Form, die den Druckanlagen als Anleitung für die zu druckenden Geometrien dienen. Offen bleibt nur noch die Wahl des zu druckenden Materials. Hier sind dem Anwender bereits heute nahezu keine Grenzen mehr gesetzt. Abhängig vom Geschmack des Anwenders und den gewünschten Bauteileigenschaften können unter anderem Materialien wie Kunststoffe, Metalle, Carbon, Glas, Keramik oder auch Kombinationen aus verschiedenen Materialien gedruckt werden.
Ein wesentlicher Limitationsfaktor des 3D-Drucks ist allerdings noch die zu fertigende Stückzahl. Denn bislang entfaltet der 3D-Druck seine Vorteile in erster Linie bei der Herstellung von Einzelstücken oder Kleinserien. Hinsichtlich der Fertigung in großen Stückzahlen erweisen sich daher die klassischen Fertigungsverfahren heute noch als wirtschaftlich sinnvoller, sodass sie im Bereich der Massenfertigung (vorerst) erste Wahl bleiben.
*Prognosebericht von Gartner
Welche Bauteile bzw. Bauteileigenschaften – sowohl aus technischer als auch aus betriebswirtschaftlicher Sicht – besonders gut für den 3D-Druck geeignet sind, zeigt die nachfolgende Abbildung.
Vom Prototypen zur Kleinserie:
Local Motors stellt bereits zwei Fahrzeuge her, deren komplettes Grundgerüst aus dem 3D-Drucker stammt.
Die Automobilindustrie nutzte den 3D-Druck lange Zeit vorwiegend für eine schnelle und flexible Herstellung von Prototypen in der Fahrzeugentwicklung. Heute werden zudem Werkzeuge und Montagehilfen, Bauteile in Kleinserien und sogar nahezu komplette Fahrzeuge additiv gefertigt. So druckt beispielsweise BMW Verdeckhalterungen für den neuen i8 Roadster, um die gewünschte Geometrie zu erhalten und Gewichtsvorteile zu erzielen (vgl. BMW, 2018). Der auf Kleinserien spezialisierte amerikanische Automobilhersteller Local Motors stellte mit dem Auto „Strati“ und dem autonomen Shuttle-Bus „Olli“ bereits zwei Fahrzeuge vor, deren komplettes Grundgerüst aus dem 3D-Drucker stammt (vgl. Local Motors, 2017).
3D-Druck im Automotive Aftersales: Was bringt die Zukunft?
Auch NTT DATA setzt sich bereits mit aktuellen und zukünftig potenziellen Einsatzszenarien des 3D-Drucks, insbesondere im Bereich Automotive Aftersales, auseinander. Die zwei wesentlichen Einsatzbereiche liegen hierbei in der Fertigung von Ersatzteilen und dem Druck von personalisierten Fahrzeugteilen.
3D-Druck ist der Schlüssel für personalisiertes Customizing & komplexe Ersatzteile im Automotive Aftersales Markt.
Für den OEM bzw. das Autohaus bringt die additive Ersatzteileherstellung in erster Linie logistische Vorteile mit sich. Selten nachgefragte Teile können „on demand“ gedruckt werden, wodurch benötigte Lagerkapazitäten und -kosten eingespart werden. Vorstellbar ist hier auch eine dezentrale Versorgung von Autohausgruppen mit 3D-Druckern. So können Ersatzteile vor Ort gefertigt werden und weite Transportwege sowie hohe Lieferkosten werden vermieden. Der OEM stellt dabei lediglich den digitalen Bauplan – beispielsweise in einer Cloud – zur Verfügung.
Auch die Ersatzteileversorgung für alte Fahrzeuge, für deren Fertigung keine Werkzeuge mehr vorliegen, kann durch den 3D-Druck gewährleistet werden. Ein Beispiel dafür ist der Automobilhersteller Porsche, der für seine Klassiker (z.B. den Porsche 959) Ersatzteile aus dem 3D Drucker liefert (vgl. Porsche, 2018). Für den Kunden besteht zudem die Möglichkeit, sein Fahrzeug nach dem Kauf weiter zu individualisieren, indem er geeignete Teile des Interieurs oder Exterieurs nach seinen Wünschen gestalten und anschließend drucken lassen kann. In diesem Zusammenhang kann das Angebot „MINI Yours Customised“ von BMW MINI genannt werden, welches den MINI Kunden unter anderem eine Individualisierung der Dekorleiste sowie der Seitenblinkergehäuse ermöglicht.
Ersetzt der 3D-Drucker bald den Mechaniker?
Ein mögliches Szenario, das noch etwas ferner in der Zukunft liegt, ist ein automatisierter 3D-Druck Reparaturservice. Hierbei könnten bestimmte defekte Teile eines Fahrzeuges durch einen mit 3D-Scannern und 3D-Druckvorrichtungen ausgestatteten Roboter erkannt und beispielsweise durch materialauftragende Prozesse wiederinstandgesetzt werden.
Insgesamt bleibt festzuhalten, dass der 3D-Druck mit seinen Potenzialen neue Möglichkeiten für den Automotive Aftersales bietet, insbesondere im Ersatzteilegeschäft. In wie weit die genannten Einsatzszenarien in der Zukunft an Bedeutung gewinnen bzw. verbreitet Anwendung finden, wird von der weiteren Entwicklung der Technologie und der sich wandelnden Automobilindustrie abhängen.