Digitalisierung

3-D-Druck soll Bahnen schneller auf die Schiene bringen

Um Lieferzeiten zu verkürzen, will die Deutsche Bahn vermehrt Metallkomponenten per 3D-Druck herstellen.

Die Deutsche Bahn will mithilfe moderner Technik vorher wissen, was später kaputt gehen würde.

Die Deutsche Bahn will mithilfe moderner Technik vorher wissen, was später kaputt gehen würde.

Foto: Maurizio Gambarini / FUNKE FotoServices

Ein Zug besteht aus Zehntausenden Komponenten und ist mindestens 30 Jahre in Betrieb. Entsprechend groß sei der Bedarf an Ersatzteilen, sagte Sabina Jeschke, Vorstand für Digitalisierung und Technik bei der Deutschen Bahn (DB) am Mittwoch im Werk Grunewald. Betriebsrelevante Teile wie Ratsatzlagerdeckel, die Lokomotiven vor aufwirbelndem Schotter schützen, mussten bisher gegossen werden. Die Lieferzeit betrage bis zu zwei Jahre. „Und solange das Teil nicht repariert wurde, geht der Zug nicht wieder auf Strecke.“

Um Bahnen schneller wieder auf die Schiene zu bringen, will die DB nun verstärkt auf den 3D-Druck setzen, so Jeschke weiter. „Wir benutzen diese Verfahren mehr und mehr, um unsere Instandhaltungsprozesse zu verbessern.“ Seit 2015 habe das Unternehmen bereits 7000 Ersatzteile auf diese Weise hergestellt – 120 verschiedene. Anfangs habe es sich dabei meist um Plastikkomponenten wie Kleiderhaken gehandelt. „Die große Kunst ist es, mit Materialien zu drucken, bei denen thermische Herausforderungen eine größere Rolle spielen, vor allem Metalle.“ Mittlerweile könnten auch betriebsrelevante Ersatzteile innerhalb kurzer Zeit so hergestellt werden.

Stahlteil mit 13-Kilogramm in sieben Stunden gedruckt

Die 3-D-Drucker sind computergesteuerte Maschinen, die Teile nach einer digitalen Modellvorlage fertigen. In tausenden Arbeitsschritten werden dabei hauchdünne Schichten aus Metallpulver oder Draht übereinandergelegt und mit Laser verschmolzen. Die Firma Gefertec baut seit 2015 in Marzahn die Maschinen, mit denen in Zukunft die Bahnersatzteile gefertigt werden sollen. Aus ihrem Haus stammte auch ein Radersatzlagerdeckel aus Stahl, mit dem Rebekka Jurtz von Gefertec das Verfahren erklärte. Bei einem Durchmesser von knapp 40 und einer Dicke von sieben Zentimetern habe der Druck des 13 Kilogramm schweren Teils sieben Stunden gedauert. „Die Idee ist es, das Bauteil relativ roh aufzubauen, damit die Druckzeit möglichst zu minimieren und anschließend nachzubearbeiten.“ Für die Feinarbeit habe es zusätzlich vier Stunden gebraucht. Es könnten Teile von bis zu drei Kubikmetern Größe gedruckt werden. Für die Dauer des Vorgangs seien auch die Bauteilgeometrie und das Material entscheidend. „Gedruckt werden kann mit bis zu 400 Kubikzentimetern pro Stunde.“

Bis 2021 sollen fünf Prozent aller Ersatzteile gedruckt werden

Insgesamt 200.000 Ersatzteile würden im Jahr verbraucht, sagte Gorden Falk, Leiter der DB-Fahrzeuginstandsetzung. Ziel sei es, bis 2021 mit 10.000 fünf Prozent davon drucken zu lassen. Ab Herbst soll 3D-Druck Teil der Ausbildung in den bundesweit zwölf Instandsetzungswerken werden. Die Azubis sollen lernen, Modellvorlagen zu erstellen und zumindest testweise zu drucken.

Denn die Bahn will die Maschinen nicht selbst anschaffen um die Ersatzteile herzustellen, sondern setzt auf Zulieferer. „Wir treiben für die Branche einen Zertifizierungsstandard voran“, so Falk weiter. Erste Firmen hätten sich beim TÜV Süd bereits qualifiziert. „Wir gehen davon aus, dass wir relativ schnell über diesen Zertifizierungsprozess eine Landschaft von Lieferanten haben, die genau wissen, welchen Qualitätsstandard die Deutsche Bahn braucht.“ Zur Forcierung des 3-D-Drucks hat die DB ein internationales Partnernetz mit mehr als 90 Unternehmen, Start Ups und Universitäten aufgebaut. Modellvorlagen sollen mit anderen europäischen Bahnunternehmen ausgetauscht werden.

Mit Sensoren soll Abnutzung frühzeitig erkannt werden

Perspektivisch soll auch der Bestellprozess digitalisiert werden. Durch Sensoren an den Komponenten sollen Abnutzungen frühzeitig erkannt und Druckaufträge für Ersatzteile automatisch ausgelöst werden, sagt Technik-Chefin Jeschke. „Wir wollen vorher wissen, was hinterher kaputt geht, die Teile bereit haben und in der Nacht beim ganz normalen Servicewechsel die entsprechenden Komponenten einbauen.“