Ersatzteiltagung

Wie Hachtel mit 3D-Druck das Ersatzteilgeschäft verändert

Der optimalen Qualität des Ersatzteils aus Kunststoff ist Steffen Hachtel auf der Spur. Mit Hilfe der industriellen Computertomographie und der Hot Lithography fertigt er Ersatzteile aus Kunststoff. Bei der 5. ETT verriet er dazu mehr.

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Additive Fertigung hat eine konkrete Adresse in Baden-Württemberg. Denn in Aalen am Rand der Schwäbischen Alb ist der Kunststoffspezialist Hachtel zu Hause. Hier werden hochwertige Kunststoffbauteile hergestellt, und fünf eigene CT Anlagen sorgen für die perfekte Qualifizierung. 2007 erfolgte der Einstieg des Unternehmens in die Dienstleistung der industriellen Computertomographie. Und 2013 war der Beginn der additiven Fertigung. Seit 2018 ist Hachtel außerdem eines von vier Unternehmen weltweit, das die Qualifikation zur Prüfung additiv gefertigter metallischer Bauteile für Airbus erreicht hat. Auch hochpräzise und originalgetreue Ersatzteile werden im 3D- Druck mit dem Hot Lithography Verfahren additiv gefertigt. Das Verfahren erlaubt die Verarbeitung von hochviskosen Harzen bei erhöhter Temperatur und erzielt somit die gewünschte Qualität.

Leidensdruck durch Ersatzteilsuche

Fehlt ein kleines Bauteil in einer Maschine, kann das zum Ausfall des gesamten Systems führen. Man benötigt sehr schnell Ersatzteile, aber wie kommt man dazu? Das Problem kennt Steffen Hachtel, geschäftsführender Gesellschafter von Hachtel, von seinen Kunden nur zu gut: „In der Spritzgießbranche besteht für die Lieferanten zwar eine Verpflichtung zur Lieferung von Ersatzteilen. Aber es ist ungemein aufwändig, nach mehreren Jahren alte Spritzgießformen wieder in eine laufende, auf Output für spezielle Artikel optimierte Fertigung zu integrieren“.  Manchmal sind die Werkstoffe nicht mehr verfügbar oder die ursprünglich verwendeten Spritzgußmaschinen sind gar nicht mehr da. Sehr oft müssen die Werkzeuge zunächst repariert oder modifiziert werden. „Das ist immer ein Riesenaufwand, wenn es überhaupt möglich ist“, berichtet Hachtel.

Hachtel, Steffen, 3D-Druck © Hachtel

Zeitkritisch: Steffen Hachtel weiß, Ersatzteile alter Spritzgießformen sind für seine Kunden mit hohem Aufwand verbunden.

3D-Druck als günstige Alternativ

Selbst im günstigen Fall kommen rasch hohe Kosten zusammen, und schnell geht meistens gar nichts. „Daher liegt es nahe, sich nach kostengünstigeren und besser handelbaren Technologien umzuschauen. Hier bieten die additive Fertigungstechnologie und 3D Druck eine realistische Möglichkeit“. „In der 3D Technik für wenige Stückzahlen läuft ein Drucker einfach parallel, ohne eine eingerichtete und laufende Fertigungskette zu unterbrechen “, argumentiert Hachtel, „ich benötige keine Gießwerkzeuge und kann mit dem Datensatz direkt einen Druckjob generieren und bekomme dann ein gewünschtes Bauteil“. Und zeitlich und räumlich herrscht, so der Experte, absolute Unabhängigkeit: „Theoretisch genügt es beim 3D Druck Verfahren, einfach nur den Datensatz wegzuschicken, die Produktion kann auch andernorts erfolgen.“

Bis ins Kleinste durchleuchtet

Mit dem Druck allein ist es in der additiven Fertigung aber nicht getan. Vor dem Druckprozess erfolgt bei Hachtel das Scannen und Optimieren mit Hilfe der industriellen Computertomographie: „Die CT ermöglicht in relativ kurzer Zeit eine geometrische Beschreibung eines Bauteils oder von Baugruppen“, so Steffen Hachtel, „und ich kann dann zeitlich und räumlich getrennt Auswerteszenarien fahren, wie ich will“. Das Prinzip der Röntgentechnologie ermöglicht zerstörungsfrei den Blick ins Innere der Bauteile. Durch den CT-Scan wird jedenfalls die komplette Geometrie erfasst. Auf diesen Datensatz aufbauend können Messungen und Qualitätsbewertungen hinsichtlich Formtreue durchgeführt werden. Weiterer Vorteil laut Steffen Hachtel: „In allen Fällen, in denen keine Daten oder sogar keine Zeichnung mehr existieren, da punktet die CT. Den mit ihrer Hilfe und vorhandenen alten Bauteilen können dieselben digitalisiert werden, also ein neuer Datensatz erstellt werden“. Die CT gelingt auch dann, wenn nur beschädigte Bauteile vorliegen. Vor der additiven Fertigung wird der Datensatz dann bearbeitet. Denn, so Hachtel: „Optimieren muss man das Teil vor dem 3D Druck auf jeden Fall, da macht ein Überarbeiten durchaus Sinn - und ist immer mit dabei“. Der Datensatz wird auch für die spätere Qualifizierung und Dokumentation benötigt.

Hachtel, CT-Scann, 3D-Druck © Hachtel

Mittels CT-Scan werden Geometrie erfasst und Messungen hinsichtlich Formtreue durchgeführt.

Nachbau zum Verwechseln ähnlich

Die ewige Frage beim Ersatzteil aber lautet: Kommt das Teil hinsichtlich der gewünschten Eigenschaften dem Original so nahe, dass es verwendet werden kann? Steffen Hachtel sieht das pragmatisch so: „Ersatzteile aus dem 3D Drucker können einem Kunststoff-Originalteil nicht identisch hinsichtlich Optik, Haptik, Formtreue, Nachhaltigkeit oder mechanischem Funktionsprofil sein, sollten dem aber sehr nahekommen“. Für den Nutzer muss ein vergleichbares Qualitätsniveau da sein, je geringer der Unterschied, desto besser, so der 3D Druck Experte: „Das haben bisherige 3D Druckverfahren nicht immer geliefert“. In seiner Firma hat er daher schon früh auf aktuelle Spitzentechnologie umgesattelt: „Mit der Hot Lithography können wir sehr formtreue, präzise Teile mit guter Optik, die dem Spritzguss sehr nahekommen, produzieren“. Und darauf setzen gezielt jene Abnehmerbranchen, die Ersatzteile in Kunststoff zwar ohne spezielle Farbe brauchen, aber viele alte Bauteilen ersetzen müssen, die es nicht mehr gibt. „Bahnindustrie, Retromarkt, Oldtimergeschäft, Gebäudesektor“, nennt Hachtel als konkrete aktuelle Beispiele.

Soll/Ist-Vergleich:, CAD-Modelle, Hachtel © Hachtel

Soll/Ist-Vergleich: CAD-Modelle liefern geometrische Beschreibungen der Ersatzteile.

Status quo mit Blick 2030

Das Ersatzteilmanagement der Gegenwart aus Kunststoff-Branchensicht sieht Hachtel breit gefächert auf hohem Niveau: „Wir können dem Kunden heute eine technologische Lösung für Kleinserien im Ersatzteilbereich kompetent anbieten, mit dem jeweils optimal geeigneten Verfahren.“ Auf die Frage, was sich da in zehn Jahren ändern könnte, bleibt Hachtel am Boden der Realität: „Es wird auch 2030 nicht jedes Ersatzteil gedruckt werden können, ein hoher Anteil der Bauteile wird nach wie vor spritzgegossen werden.“ Bleibt es damit beim alten Status Quo? Nicht ganz, denn Hachtel räumt ein: „Neben dem Spritzguß für ein Ersatzteil kommen zunehmend auch andere Technologien zum Zug,“ Additive Fertigung oder doch Erzeugen einer Gießform?  Seine Antwort: „Ja, die Kunst besteht darin, zu erkennen, für welches Bauteil welcher Weg der effizienteste und nachhaltigste ist. In jedem Fall ist die Digitalisierung und Qualifizierung aber ein zunehmendes Thema, auch für Ersatzteile“  Und Steffen Hachtels persönliche Zukunftssicht für 2030 als logische Folgerung: „Meine Vision ist, dass wir Ersatzteilproduktion in verschiedener Art und Weise in verschiedenen Verfahren anbieten können, nicht nur ein spezialisierter Spritzgießer oder ein zertifizierter 3D Drucker sind.“ Und konkret: „Für jeden spezifischen Fall wählen wir dann die Technologie, die passt.“

Tipp:

Merken Sie sich die 6. Ersatzteiltagung (ETT), am 03.03.2021, bei KTM in Mattighofen im Kalender vor.

Infos zur Veranstaltung finden Sie in kürze hier.