Wartung – Zierteile im 3D Druck nachfertigen Teil 1


Eine der grĂ¶ĂŸten Herausforderungen fĂŒr Oldtimerbesitzer und Restauratoren ist die Ersatzteile-Beschaffung im Falle eines Schadens. Dies wird umso schwerer, wenn es fĂŒr das Fahrzeug gar keine Ersatzteile auf dem Markt gibt oder die gebrauchten Ersatzteile, die man auf dem Markt verfĂŒgbar sind auch bereits ihre Zeichen der Zeit aufweisen und eventuell auch bald funktionsunfĂ€hig sind.

Oldtimer Besitzer haben heute bereits viele Möglichkeiten, auch seltenste Ersatzteile mittels 3D Scan und 3D Druck nachzufertigen. Auch die Industrie hat mittlerweile den Vorteil von 3D Druck erkannt und produziert Ersatzteile, die nur in geringerer StĂŒckzahl benötigt werden mit diesem Verfahren. Die Bandbreite der Ersatzteile, die man drucken kann ist groß. Dies beginnt bei Kunststoffteilen wie Halteclips, LĂŒfterschlitze, Konsolenteile, Hebel fĂŒr die Motorhaube, Knöpfe, Fassungen und vieles mehr. Bevor es losgehen kann muss man allerdings beim 3D Druck noch die Entscheidung treffen, welches Druckverfahren verwendet wird. Man unterscheidet zwischen drei grundsĂ€tzlichen Druck-Verfahren. Kunststoff-Filament Drucker gibt es in verschiedensten GrĂ¶ĂŸen und sie drucken ĂŒber ein geschmolzenes Material, dass ĂŒber eine feine DĂŒse geschmolzen und schichtweise aufgetragen wird. Stereolithografie-Drucker bauen mittels eines Lasers in einem FlĂŒssigkeitsraum das Objekt schichtweise und Sinter Technik, die höchstwertigste Form des 3D Drucks produziert mittels eines Lasers das zu druckende Objekt in einem Pulver. Letzteres ist die prĂ€ziseste Variante und ermöglicht an der entsprechenden Maschine auch Metalldrucke, allerdings auch die teuerste Form des 3D Drucks. FĂŒr Motorenteile oder mechanische PrĂ€zisions-Teile aus Metall allerdings die einzige Möglichkeit.

Am Anfang steht, wie bei jeder Ersatzteile-Beschaffung, die intensive Recherche. Wichtig ist, herauszufinden, wie diese Zierelemente ganz genau ausgesehen haben. WĂ€re ein weiteres Original vorhanden, hĂ€tte man dieses einfach mit dem 3D Scanner sehr gut erfassen können. Dies war aber in diesem Fall leider nicht möglich. Da der Besitzer direkten Zugang zu dem Foto Archiv von Frua besitzt, war glĂŒcklicherweise ein Foto des Originalfahrzeugs vorhanden, allerdings in nicht allzu guter QualitĂ€t. Mit einer Bildrekonstruktions-Software und den Erinnerungen des Besitzers, wurde die Form des Zierteils repliziert. Anhand eines 3D Scans des KotflĂŒgels und Blaupausen wurden zuerst einmal Handskizzen von dem Ersatzteil angefertigt, um die Form abzustimmen. Mittels der fertigen Designskizze konnte dann in einem 3D Programm die Form des Zierelements nachgebaut werden. Dies ist am Anfang die aufwendigste Arbeit, da dieses Modell am Ende fĂŒr alle weiteren Arbeitsschritte als Master verwendet wird. Stimmt dieses Modell nicht bis ins kleinste Detail, wird die spĂ€tere Produktion auch nicht erfolgreich verlaufen. Auch Fehler in der Struktur oder offene Stellen kann der 3D Drucker nicht verarbeiten.

Das 3D Modell kann in jedem handelsĂŒblichen 3D oder CAD Programm erstellt werden. Dennoch sind natĂŒrlich einige Kenntnisse in der entsprechenden Software notwendig. Vor allem bei komplexeren Teilen. Zum weiteren Verarbeiten wird von dem 3D Modell aus dem Programm eine sogenannte STL Datei herausgerechnet. Es ist eine Standartdatei, die fĂŒr Stereo Lithografie, also der dreidimensionalen Weiterverarbeitung verwendet wird. Nicht nur fĂŒr den 3D Druck, sondern auch fĂŒr CAD Systeme oder andere modulare Systeme, die dreidimensional arbeiten. Dieses Format hat sich zu einem Industriestandart entwickelt.

Die Datei wird im nĂ€chsten Schritt in die Steuersoftware fĂŒr den 3D Drucker eingelesen. Im Fall des von uns verwendeten Ultimaker 3 Extended Drucker ist es das kostenlos gelieferte Programm Cura. Dieses Programm kann sich jeder auch fĂŒr zuhause kostenlos herunterladen, denn mittlerweile gibt es auch Dienstleister, die 3D Druck anbieten, oder man geht mit seinen Daten auf dem USB Stick zum Beispiel zu Firmen wie MakerSpace in MĂŒnchen (Mitgliedschaft erforderlich), die nach einem kurzen Einweisungskurs 3D Drucker zur VerfĂŒgung stellen. In Cura wird das Modell entsprechend fĂŒr den Druck vorberietet, sprich die Auflösung des Drucks, WandstĂ€rke und die entsprechenden Einstellungen fĂŒr das verwendete Filament werden festgelegt.

3D Drucker haben fĂŒr die Nachfertigung von Kunststoffteilen kaum eine Limitierung, außer dem eigentlichen Druckraum. Herkömmliche semiprofessionelle 3D Drucker – wie der hier verwendete Drucker von Ultimaker  – haben einen Bauraum von ca. 20cm auf 25cm bis 30cm. Mit der richtigen Auswahl des Filaments, kann fast jedes Oldtimerteil aus Kunststoff nachgefertigt werden. Auf dem Markt sind vielfĂ€ltigste Filamente, so der Fachbegriff fĂŒr das Rohmaterial fĂŒr den 3D Drucker, verfĂŒgbar.

Bei dem Ersatzteil fĂŒr den Fiat 600 Elaborazione Frua wurde das leicht zu verarbeitende Polylactic Acis (PLA) Material verwendet. Zum einen ist das Material biologisch abbaubar, zum anderen eignet es sich sehr gut fĂŒr die verlorene Gussform zum Gießen von Metall, denn fĂŒr den Aluminiumguss wird eine Hohlgussform in Keramik benötigt.

Ein 3D Druck wie das hier gezeigte Zierelement in der LĂ€nge von ca. 32cm braucht fast zwei Tage um vollstĂ€ndig gedruckt zu werden. Vor allem wenn eine hohe feine Auflösung gewĂŒnscht ist. In diesem Fall wurde die Auflösung auf 0,1mm gesetzt. Wenn man Ersatzteile benötigt, die absolut genau gedruckt werden mĂŒssen, ist es wichtig, erst einmal Tests fĂŒr die optimale Einstellung zu machen. Denn durch die Erhitzung des Filaments und des Druckbetts, dehnt sich das Material erst einmal. Bei falschen Einstellungen kann es beim Druck auch zu starken Verformungen kommen. Am genauesten drucken Sie mit PLA oder PC.
Das Zierelement fĂŒr den Fiat 600 wird absichtlich nicht am Sinter ausgedruckt, da es auf jeden Fall in der traditionellen Technik des Gießverfahrens hergestellt werden soll. Hierzu wird im nĂ€chsten Schritt eine entsprechende Gussform von dem Modelle angefertigt. Dazu aber mehr in der nĂ€chsten Folge des Beitrags.