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3D-Druck

Was ist 3D-Druck?

3D-Druck wird mittlerweile als Synonym für die additive Fertigung verwendet, obwohl es sich dabei genau genommen ursprünglich nur um den Namen eines konkreten additiven Fertigungsverfahrens handelte. Unter 3D-Druck bzw. additiver Fertigung versteht man eine Vielzahl unterschiedlicher Fertigungsverfahren bzw. Technologien.

Bei der additiven Fertigung werden dreidimensionale Werkstücke durch Hinzufügen, Auftragen oder Ablagern von Material erzeugt - im Unterschied zur subtraktiven Fertigung, bei der aus einem „Materialblock“ durch Verfahren wie Schneiden, Fräsen, Bohren, Drehen oder Schleifen überflüssiges Material entfernt wird.

Wie funktioniert 3D-Druck?

Zuerst wird ein digitales dreidimensionales Modell am Computer entworfen, welches anschließend in hunderte bis tausende hauchdünne Schichten geteilt wird, die dann als Druckinformation dienen. Der 3D-Drucker baut das Objekt dann Schicht für Schicht, durch sukzessives Auftragen von Material auf.

Das Material kann dabei entweder in Pulverform, oder in fester oder in flüssiger Form vorliegen.

  • Pulverförmige Werkstoffe werden in der Regel mit einander verklebt oder verschmolzen (z.B. mittels Laserstrahl)
  • Flüssige Werkstoffe (z.B. Kunstharze) werden in der Regel durch eine Lichtquelle (z.B. Laserstrahl) ausgehärtet.
  • Feste Werkstoffe werden in der Regel erst beim Druckvorgang geschmolzen und verfestigen sich dann gleich nach dem Auftragen wieder

Welche Materialien können gedruckt werden?

Neben verschiedensten Kunststoffen, Kunstharzen, Metallen und Metalllegierungen können als Werkstoffe auch Materialien wie Keramik, Glas, Beton, Gips, Sand bis hin zu Lebensmitteln, Bakterien und menschlichen Zellen herangezogen werden.

Was sind die Vorteile des 3D-Drucks?

  • Hohes Maß an Designfreiheit: Es sind auch Objekte erzeugbar, die mit den bisher gängigen Produktionsmethoden gar nicht oder nur sehr aufwendig herzustellen sind.
  • Es können kleine Losgrößen zu angemessenen Stückkosten erzeugt werden, weil es in der additiven Fertigung keine Werkzeug- und Initialkosten
  • Die starke Individualisierung von Produkten in der Serienfertigung bzw. die Massen- Maßanfertigung wird möglich, weil die digitalen 3D Modelle leicht modifizierbar sind.
  • Vereinfachung der Supply-Chain durch Just-in time Produktion, die theoretisch überall erfolgen kann: ermöglicht Einsparungen bei Lagerhaltungskosten und Transportwegen
  • Kürzere time-to-market bei Produktentwicklungen durch schnellere Adaption bei Änderungswünschen schnelles Prototyping generell.
  • Nachhaltigkeit durch Materialeinsparung (Materialeffizienz): Im Gegensatz zu materialabtragenden Verfahren, wird nur das Material verwendet, das auch gebraucht wird. Daher ist der 3D Druck sehr materialsparend. Material, das während der Fertigung nicht mit einem Laser, UV-Licht oder Bindemittel in Berührung gekommen ist, kann bei der nächsten Fertigung nochmals verwendet werden, was den 3D Druck zu einer absolut nachhaltigen Fertigungsform macht.

3D-Drucker haben bereits in vielen Bereichen Eingang gefunden. Auch im ÖBB-Konzern stellt man sich auf die neue Technologie ein.

Im Frühjahr 2018 wurde von ÖBB BCC GmbH und ÖBB Technische Services GmbH gemeinschaftlich das Competence Center additive Manufacturing ins Leben gerufen um den ÖBB Konzern in diesem Themengebiet zukunftssicher zu positionieren und von der technologischen Entwicklung profitieren zu können.

Dieses Competence Center betreibt laufend Marktbeobachtung im Bereich der additiven Fertigung und ist als Mitglied in nationalen und internationalen Vereinen tätig, um sich auf dem Gebiet mit anderen Unternehmen (vorwiegend aus der Mobilitätsbranche) zu vernetzen und an einer schnelleren und kostengünstigeren Lösung gemeinsamer Herausforderungen zu arbeiten. Weiters sammelt es in den eigenen 3D Print Labs praktische Erfahrung mit verschiedenen 3D Druckverfahren und führt eine laufende Bedarfsanalyse im Konzern durch, da sich durch ständig neue Verfahren, Materialien und Anwendungsmöglichkeiten der mögliche Einsatzfokus laufend erweitert. Das Competence Center setzt gemeinsam für/mit Teilgesellschaften Prototypen um und fungiert als konzerninterner Berater auf dem Gebiet der additiven Fertigung.

Einsatzbereiche für 3D Druck innerhalb des ÖBB-Konzerns:

  • Schnelle und kostengünstige Fertigung von Ersatzteilen, die sonst mit (jahre-) langen Lieferzeiten verbunden wären, nur in großen Stückzahlen erhältlich wären oder gar nicht mehr erhältlich wären (z.B. Ersatzteile für alte Lokomotiven). Dadurch lassen sich die Stehzeiten von defekten Zügen massiv verkürzen.
  • Reduktion der Lagerbestände von Ersatzteilen für Züge: diese müssen nicht mehr in großen Mengen gelagert werden, sondern können bei Bedarf einfach vor Ort nachgedruckt werden.
  • Fertigung von diversen Ersatzteilen für das Gebäudemanagement, die vom Hersteller gar nicht, nur als größere Teilegruppe oder nur in großen Stückzahlen angeboten werden. Auch hilfreich für die Instandhaltung denkmalgeschützter Objekte und zur Vermeidung von Müll durch Ermöglichung von Reparatur eines defekten Teils statt Austausch des kompletten Objekts.
  • Anschauungsobjekte für den Schulungs- und Ausbildungsbereich
  • Vollfarbige Architekturmodelle
  • Druck von Beton bei Bauprojekten: zukünftig könnten komplette Gebäude mit 3D-Druck Baurobotern errichtet werden, wodurch sich die Kosten um 80% im Vergleich zum herkömmlichen Massivbau senken ließen, bei gleicher oder besserer Betonqualität.
BCC