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Donnerstag, 10. August 2017, Ausgabe Nr. 32

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Verkehr

Gedrucktes auf Schienen

Von Stefan Asche | 1. Juni 2017 | Ausgabe 22

Siemens und Stratasys wollen Züge und Straßenbahnen serienmäßig mit additiv gefertigten Teilen ausrüsten. Der Anfang ist gemacht.

BU Schürze
Foto: Stratasys

Neue Frontschürze aus dem Drucker. Sie besteht jetzt aus drei Elementen. Bei Unfällen muss nicht das gesamte Teil ausgetauscht werden. Die vorherige Variante entstand im kostspieligen Handlaminatverfahren.

Straßenbahnen kriegen regelmäßig was auf die Nase – bzw. auf die Frontschürze. Sie wird immer dann in Mitleidenschaft gezogen, wenn etwas auf den Schienen liegt oder es zu Kollisionen im Verkehrsbetrieb kommt. Für Bahnbetreiber ist das nicht nur ärgerlich, sondern vor allem auch teuer. Bisher besteht das Bauteil nämlich meist aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), hergestellt im personal- und kostenintensiven Handlaminatverfahren. Ist es kaputt, muss schnell Ersatz montiert werden – Stillstandszeiten kann sich kein Verkehrsbetrieb leisten.

Problem dabei: Eine Bevorratung des Teils ist nur begrenzt sinnvoll. Erstens bindet sie Kapital und zweitens neigen GFK-Teile dazu, bei längerer Lagerung ihre Maßhaltigkeit zu verlieren – und müssen dann aufwendig nachgearbeitet werden. Selbst für den Bahnhersteller Siemens ist es nicht sinnvoll, größere Stückzahlen vorzuproduzieren. „Für jeden Kunden muss die Frontschürze den lokalen Gegebenheiten angepasst werden“, erklärt Christoph van den Eertwegh, kaufmännischer Abteilungsleiter Service bei Siemens Mobility. „Hintergrund sind unterschiedliche Bahnsteighöhen, Neigungswinkel oder Kurvenradien. Die Straßenbahn aus Stadt A kann nicht einfach auf die Schienen von Stadt B gesetzt werden.“

Die Lösung sucht Siemens in einem „Print-on-demand“-Modell. „Wir drucken das benötigte Teil gemäß der Spezifikationen des Kunden einfach aus, sobald eine Bestellung eingeht“, so van den Eertwegh. „Das ist binnen Stunden erledigt.“

Zum Einsatz kommt dabei Technologie von Stratasys, einem Weltmarktführer in der additiven Fertigung mit Kunststoffen. Konkret nutzt Siemens die „Fortus 900“-Maschine, den leistungsstärksten Schmelzschichtdrucker des amerikanisch-israelischen Unternehmens. Beim Material fiel die Wahl auf ein synthetisches Thermoplast.

Die schnelle Verfügbarkeit von neuen, passgenauen Ersatzteilen ist aber nicht der alleinige Grund für die Druckinitiative von Siemens. „Die additive Fertigung ermöglicht uns zudem, kurzfristig Innovationen in unsere Produkte einzubauen oder Sonderwünsche einzelner Kunden zu realisieren“, so van den Eertwegh. „Dazu müssen wir nicht jedes Mal erst neue Werkzeuge erstellen.“ Als Beispiel verweist der Erlangener auf eine klappbare Armlehne für den Fahrer der Bahn. „Auch die drucken wir inzwischen.“ In das Bauteil seien verschiedene Knöpfe integriert, etwa zur Verstellung der Spiegel. „Ein Kunde wollte kürzlich zwei Zusatzknöpfe.“ Das habe sich sehr schnell und ohne großen Aufwand umsetzen lassen. „Parallel dazu haben wir gleich noch eine Topologieoptimierung durchgeführt.“ Im Bereich des Scharniers seien Verstärkungen eingebracht worden. „Denn Praxistests haben gezeigt, dass der Fahrer die Armlehne auch dazu nutzt, sich in den Sitz zu ziehen.“ Die Bruchgefahr sei jetzt wesentlich geringer.

Foto: Stratasys

Die Armlehne für Straßenbahnfahrer. Wenn sie gedruckt wird, lässt sie sich den Wünschen der Verkehrsbetriebe unkompliziert und schnell anpassen.

Bleibt die Frage nach dem Preis. „Die Frontschürze aus dem Drucker ist im Einkauf etwas teurer als die konventionelle Variante“, räumt van den Eertwegh ein. Bei einer Vollkostenbetrachtung falle das aber aus zwei Gründen nicht mehr ins Gewicht: „Die gedruckte Schürze besteht aus drei Teilen. Bei einer Beschädigung genügt es in der Regel, nur ein Element auszutauschen. Und die Montage kann jetzt von einer Person und ohne jede Hilfskonstruktion vorgenommen werden. Das spart Zeit und Geld.“

Angesichts dieser Vorteile verwundert es, dass Verkleidungsteile nicht schon viel früher gedruckt wurden. „Das Material musste qualifiziert werden, etwa im Hinblick auf geltende Brandschutzbestimmungen“, erklärt der Siemens-Mitarbeiter. „Auch muss ein bestimmtes Splitterverhalten gewährleistet sein, bevor es im Straßenverkehr eingesetzt werden darf.“

Jetzt, wo die Zertifizierung abgeschlossen ist, wird das Spektrum der gedruckten Produkte schnell erweitert. Kai-Uwe Mietzner, technischer Abteilungsleiter Kundenservice bei Siemens Mobility, erklärt: „Wir prüfen gerade, wo die junge Technologie Vorteile bietet. Das ist entweder dort, wo wir problemlos Zusatzfeatures in Bauteile integrieren können oder dort, wo wir Werkzeugkosten einsparen. Neben Kunststoff bieten wir additiv gefertigte Ersatzteile nun auch in Metall an.“

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