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Elektromobilität

Ersatzteile aus dem Drucker: Macht 3D-Druck Autos günstiger?

von Carsten Fischer

Die Produktion von Autoteilen per 3D-Druck geht schnell, ist umweltfreundlich und günstig. Doch die Technik findet nicht überall Anwendung. Warum nicht?

Blick in den Motorraum: Ersatzteile kommen heute zum Teil bereits aus dem 3D-Drucker.
Der 3D-Druck macht die Produktion von Ersatzteilen günstiger, schneller und effizienter. Immer mehr Autohersteller setzen das Verfahren ein. Foto: Shutterstock / worawit_j

Das erfahren Sie gleich:

  • Welche Vorteile es hat, Autoteile im 3D-Druck herzustellen
  • Wieso die additive Fertigung auch dem Elektroauto in Zukunft zugutekommen könnte
  • In welchen Bereichen der 3D-Druck bereits Anwendungen findet

Mit der Fertigung von Autoteilen im 3D-Drucker hat man das Rad zwar nicht neu erfunden, könnte es aber in Zukunft günstiger produzieren. Unterschiedliche Automobilhersteller greifen mittlerweile auf die Technik der additiven Fertigung zurück, da sie viele Vorteile mit sich bringt.

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Positiver Nebeneffekt: 3D-Druck senkt Kraftstoffverbrauch

Ein normales Auto besteht durchschnittlich aus etwa 30.000 Teilen. Fast alle bestehen aus unterschiedlichen Materialien, haben verschiedene Formen und durchlaufen voneinander abweichende Produktionszyklen. Wie würde die Automobilherstellung also aussehen, wenn man alle Teile im 3D-Drucker produzieren könnte? Der 3D-Druck erlaubt es, auch ungewöhnliche Formen schneller, flexibler und präziser zu produzieren – bis hin zu ganzen Autos.

Die für die Fahrzeuge wohl bedeutendste Neuerung wäre das geringere Gewicht. Der Druck würde es erlauben, leichtere Bauteile zu produzieren, die zudem auch günstiger als die herkömmlichen wären. Ein geringeres Gewicht steigert die Umweltfreundlichkeit, weil das Auto weniger Treibstoff verbrauchen beziehungsweise bei Elektroautos weniger Energie von der Batterie beanspruchen würde.

Der Kostenfaktor ist bei großen Produktionsmengen auch nicht zu unterschätzen: Beim 3D-Druck sinkt der Materialverbrauch, weil bei der additiven Herstellung der Komponenten genau die Menge verbraucht wird, die auch wirklich benötigt wird. Darüber hinaus wäre es möglich, Ersatzteile jederzeit nach Bedarf zu produzieren, ohne dass aufwendige Lagerhaltung anfällt.

Additive Fertigung vergünstigt Komponenten

General Motors nutzt die Technik des 3D-Drucks bereits seit Längerem, unter anderem für die Produktion von Prototypen. Der Hersteller hatte das Verfahren unter der Führung des ehemaligen CEO John Bolognino bereits Anfang der 1980er Jahre implementiert. Heute stehen speziell ausgebildete Fachkräfte sechs Tage die Woche in drei Schichten an den Druckmaschinen. Im Mai 2018 gab das Unternehmen außerdem bekannt, seine Bemühungen im Bereich der additiven Fertigung weiter intensivieren zu wollen.

Eine der Verbesserungen, die der 3D-Druck mich sich bringt, ist eine Sitzhalterung aus Edelstahl, die 40 Prozent leichter und 20 Prozent stärker als der Standard ist. Solche Halterungen, die eine stählerne, feste Basis für Autositze und Sicherheitsgurtschlösser bereitstellen, bestehen normalerweise aus etwa acht separaten Teilen, die von verschiedenen Automobilzulieferern gekauft werden.

Die Möglichkeiten zur Gewichtsreduktion summieren sich an vielen Stellen in der Konstruktion: So können Autohersteller weiterhin immer schnellere Fahrzeuge mit geringerem Benzinverbrauch versprechen.

Das Problem dabei: Der Druck ist für Massenproduktionen noch nicht schnell genug, besonders für ein Unternehmen, das 8000 Autos am Tag produziert.

Kevin Quinn, Direktor für additive Konstruktion und Fertigung bei GM, meint dazu: "Es gibt 30.000 Teile an jedem unserer Autos. Eine realistische Änderung ist, dass vielleicht 100 oder 1000 Stück eine Chance haben, gedruckt zu werden. In den nächsten fünf Jahren könnte diese Zahl auf 5000 ansteigen, in den nächsten zehn auf rund 10.000." Als Allheilmittel ist der 3D-Druck also noch nicht zu betrachten.

Eine Million Elektroautos bis 2025 aus Wolfsburg

Auch der deutsche Autobauer VW sieht die Zukunft im 3D-Druck. Derzeit lässt der Autohersteller aber nur vereinzelt Teile in den Werken drucken, wie beispielsweise Schalthebel und einige metallische Komponenten. In den kommenden sieben Jahren haben die Wolfsburger allerdings eine Großinvestition geplant.

Knuth Walczak, Leiter Innovationsmanagement bei Porsche, sagt: "In den Materialeigenschaften entsteht kein direkter Nachteil, es können sogar so hochbelastete Teile wie Kolben gedruckt werden. Da Schicht für Schicht aufgetragen wird, kann man gezielt Einfluss auf die Mikrostruktur nehmen, wodurch sich die mechanischen Eigenschaften von konventionell hergestellten Bauteilen signifikant unterscheiden."

Bis 2025 soll neben dem 3D-Druck auch an Elektroautos geforscht werden. Das Werk in Zwickau soll etwa in eine reine Anlage für Elektromobilität umgebaut werden. Weitere Milliarden sollen die Technologie des Konzerns auf ein neues Level heben. Bis 2025 will dieser mindestens eine Million Elektroautos gebaut haben.

3D-Drucker kommen überall zum Einsatz

3D-Drucker werden nicht nur in der Automobilindustrie gebraucht. Auch andere Zweige der Gesellschaft profitieren von ihnen. Dazu zählt beispielsweise die Medizin: Die Drucker können bereits Zahnimplantate oder Hörgeräte herstellen oder sogar Schildkrötenpanzer.

Auch in der Raumfahrt setzen immer mehr Unternehmen auf Erzeugnisse aus dem 3D-Drucker, mittlerweile gibt es industrielle 3D-Drucker, die groß genug sind, um alleine ein Haus in 24 Stunden zu drucken. Und selbst künstlerisch eröffnet der 3D-Druck völlig neue Möglichkeiten, wie eine Brücke in Amsterdam bezeugt. Vier Roboter haben sie aus 4,5 Tonnen Stahl im 3D-Verfahren Schicht für Schicht gedruckt. Ab 2019 können sich Passanten dann selbst von der Stabilität und Tragfähigkeit überzeugen.

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