Zeit und Ressourcen sparen 3D-Druck bringt Züge schneller aufs Gleis

Die Deutsche Bahn (DB) erreicht die Marke von 100.000 Ersatzteilen, die mit 3D-Druck-Technik produziert wurden. Das 100.000ste Teil ist ein Getriebegehäuse für Rangierlokomotiven. Mit knapp einem Kubikmeter Volumen und einem Gewicht von 570 kg 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 die Entscheidung für 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.

Sparsam und nachhaltig per Mausklick

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 und unkompliziert per Mausklick mit 3D-Druckern hergestellt werden. Das spart Logistikfläche, Lagerkosten, verkürzt 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 sorgt damit auch für mehr Nachhaltigkeit. Kürzere Wege und kleinere physische Lager vermeiden CO₂-Emmissionen und Ressourcenverschwendung durch 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 Deutsche Bahn Bauteile fertigen, die beim Hersteller nicht mehr erhältlich sind.

Daniela Gerd tom Markotten, DB-Vorständin für Digitalisierung und Technik: „Der 3D-Druck transformiert die Instandhaltung. 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.“

Vom Mantelhaken zu tausenden virtuellen Modellen

Die DB ist weltweit führend im 3D-Druck für die Bahnindustrie. Was 2015 mit einfacheren Ersatzteilen wie einem Mantelhaken aus Kunststoff begann, hat sich nun 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. Ende 2016 hat der Konzern das Netzwerk „Mobility goes Additive“ ins Leben gerufen. Mehr als 140 Unternehmen – von Anwendern, Druckmaschinenherstellern und Druckdienstleistern über Universitäten bis hin zu 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.