3D-Druck bringt Züge schneller aufs Gleis

Das 100.000ste Teil ist ein Getriebegehäuse für Rangierlokomotiven. Mit knapp einem Kubikmeter Volumen und einem Gewicht von 570 Kilogramm ist es das größte und zugleich schwerste 3D-Druck-Teil, das der Konzern nutzt. Das Ersatzteil ist für den Betrieb der Rangierlok unverzichtbar – ohne das Getriebegehäuse steht das Fahrzeug still. So profitieren perspektivisch rund 370 Loks von der Geschwindigkeit des neuen Verfahrens, können schneller repariert und wieder im Rangierbetrieb eingesetzt werden.

Auf dem herkömmlichen Beschaffungsweg wäre das Teil vom Lok-Hersteller nur mit langen Lieferzeiten von durchschnittlich zehn Monaten erhältlich gewesen. Durch einen Nachbau mit 3D-Druck-Technik verkürzt die DB die Lieferzeit auf zwei Monate. Das neue Getriebegehäuse wird im indirekten 3D-Druckverfahren mittels Binder-Jetting hergestellt. Dabei wird ein pulverförmiges Ausgangsmaterial mit einem flüssigen Bindemittel zu der Form verbunden, in die das Getriebegehäuse später gegossen wird.

Das Getriebegehäuse ist Teil des digitalen Warenlagers, das die DB kontinuierlich ausbaut. In der Datenbank werden virtuelle technische Zeichnungen von Ersatzteilen gespeichert. Diese Teile können dann bei Bedarf schnell per Mausklick mit 3D-Druckern hergestellt werden. Das spart nicht nur Logistikfläche und Lagerkosten, sondern verkürzt auch Lieferzeiten und Logistikketten und schafft damit Unabhängigkeit. Denn in den letzten Jahren offenbarten globale Krisen wie die Corona-Pandemie oder der Krieg in der Ukraine die Verwundbarkeit komplexer Lieferketten.

Die DB will damit aber auch für mehr Nachhaltigkeit sorgen. Kürzere Wege und kleinere physische Lager vermeiden CO₂-Emissionen und überflüssige Bestände. Hinzu kommt, dass der 3D-Druck an sich schon Ressourcen spart. Denn bei der Herstellung wird nur das tatsächlich benötigte Rohmaterial eingesetzt. Das ist sparsamer als sogenannte spanende Verfahren, bei denen Teile aus einem Block herausgefräst werden. Zusätzlich verlängert der 3D-Druck die Lebenszyklen der Fahrzeuge. Denn damit kann die DB auch solche Bauteile fertigen, die beim Hersteller nicht mehr erhältlich sind.

„Der 3D-Druck transformiert die Instandhaltung“, glaubt Daniela Gerd tom Markotten, DB-Vorstand für Digitalisierung und Technik, denn „er spart Zeit, Kosten und Ressourcen, weil wir durch ein ‚digitales Warenlager‘ Ersatzteile quasi auf Knopfdruck produzieren können und keine großen Lagerbestände benötigen. In Zeiten von weltweiten Lieferengpässen und Rohstoffmangel ist der 3D-Druck wichtiger denn je.“

Deshalb hat sich, was 2015 mit einfacheren Ersatzteilen wie einem Mantelhaken aus Kunststoff begann, inzwischen zu 100.000 Teilen für über 500 verschiedene Anwendungen entwickelt. Immer mehr davon sind betriebsrelevant. Darunter auch Stahlteile wie Radsatzlagerdeckel für Rangierlokomotiven, eine Kastenkulisse für ICE-Züge oder das Getriebegehäuse der Rangierloks. Aktuell sind etwa 1.000 virtuelle Modelle im Digitalen Warenlager gespeichert. Bis 2030 sollen rund 10.000 verschiedene Bauteile auf diese Art vorgehalten werden.

Bei der Herstellung greift die DB auf eigene Drucker und ihr Partnernetzwerk zurück. Bereits Ende 2016 hatte der Konzern das Netzwerk „Mobility goes Additive“ ins Leben gerufen. Mehr als 140 Unternehmen – von Anwendern über Druckmaschinenherstellern und Druckdienstleistern bis hin zu Universitäten und Start-ups – arbeiten hier mittlerweile zusammen, um Innovationen gemeinsam voranzutreiben. Zum Einsatz kommen verschiedene Druckverfahren, darunter unter anderem die Materialextrusion, das Pulverbett-Verfahren oder Binder-Jetting.

Bildquelle: Deutsche Bahn