Additive Fertigung Feuerwehrauto: Vom Prototypen zum Serienbauteil

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Feuerwehr-Fahrzeughersteller Magirus nutzt die additive Fertigung zum Prototypenbau. Bis jetzt: nun prüft der Hersteller von Feuerwehrfahrzeugen den Einsatz der Technologie für die Kleinserienproduktion: ein Fensterrahmen für die Kabinentür eines Feuerwehrfahrzeuges.

Der Feuerwehrmann Conrad Dietrich Magirus gründete 1864 mit Magirus seine Firma für Feuerwehrgeräte mit dem Ziel, hochmoderne Feuerwehrfahrzeuge zu bauen, die den höchsten Sicherheitsstandards entsprechen. Um die eigenen Feuerwehrfahrzeuge zu verbessern, experimentierte das Unternehmen bereits 2015 mit additiver Fertigung. Die 3D-Technologie wird eingesetzt, um die Prototyping- und Produktentwicklung zu beschleunigen. Wie die meisten Einsteiger in den 3D-Druck arbeitete Magirus zunächst mit externen 3D-Druckdienstleistern zusammen. Doch 2018 stieg die Nachfrage nach großformatigen Prototypen sprunghaft an. Das Unternehmen beschloss, in einen eigenen 3D-Drucker zu investieren.

Großformatiger 3D-Drucker für großformatige Innovationen

Bei der Entscheidung für einen industriellen 3D-Drucker war Magirus auf der Suche nach einer allumfassenden Lösung, die ihre Fertigungskapazitäten erweitern würde, und nicht nur nach einer Produktionsmaschine. Der Big Rep One des Berliner 3D-Druckherstellers Big Rep erfüllt diese Anforderung. Der Großformatdrucker überzeugte Magirus mit seinem Bauvolumen von einem Kubikmeter und seinen industriellen Einsatzmöglichkeiten. Der Drucker stellt aber nicht nur Prototypen in großem Maßstab her, sondern schafft auch kleinere Komponenten wie z. B. einen Fensterrahmen in einer einzigen Charge additiv zu fertigen.

„Die Bauteile, die wir benötigten, wurden mit der Größe unserer Fahrzeuge auch immer größer“, sagt Jens Krämer, leitender Ingenieur Prototyping bei Magirus. „Nach einer abschließenden Bewertung haben wir uns für den Kauf des Big Rep One entschieden. Feuerwehrfahrzeuge sind das ideale Produkt für den 3D-Druck, da die Menge der produzierten Fahrzeuge sehr hoch ist und die hohe Individualisierung - und auch die Digitalisierung - eine schnelle Lösung erfordert.“

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Fensterrahmen für die Kabinentür eines Feuerwehrfahrzeugs 3D-gedruckt

Magirus stellt auf seinen hauseigenen Big Rep One 3D-Drucker hauptsächlich Prototypen her. Der Hersteller von Feuerwehrfahrzeugen prüft aber auch den Einsatz der Technologie für die Kleinserienproduktion. Das erste 3D-gedruckte Endprodukt des Unternehmens durchläuft gerade die letzte Phase der Validierung für den Einsatz in Feuerwehrfahrzeugen: ein Fensterrahmen für die Kabinentür eines Feuerwehrfahrzeugs.

Das Fenster ist für eine Mannschaftskabine konzipiert, also für ein Feuerwehrfahrzeug, das mindestens neun Besatzungsmitglieder aufnehmen kann. Das Standardfenster im Türrahmen bietet die Sicht von oben und gibt den Feuerwehrleuten nicht das ganze Sichtfeld. Der 3D-gedruckte Rahmen sorgt für zusätzliche Sicht am unteren Rand des Türrahmens. Jetzt haben die Feuerwehrleute den Boden im Blick, noch bevor sie aus dem Feuerwehrauto steigen, und sind auf alles vorbereitet, was sich auf der anderen Seite der Tür befindet.

3D-Drucker-Filamente bleiben auch bei großer Hitze formstabil

Das Serienteil, das etwa 800 x 600 x 150 mm misst, wurde mit einer höheren Auflösung als der Prototyp 3D-gedruckt und aus einem kohlenstofffaserverstärkten Hochtemperaturpolymer, dem HI-Temp CF von Big Rep, hergestellt. Mit einer Erweichungsbeständigkeit von bis zu 115 °C bleibt das Material auch bei großer Hitze formstabil und ist damit die perfekte Wahl für Magirus. Der 3D-gedruckte Fensterrahmen wird unter anderem auf Vibrationen, Stöße und Wärmeverformungstemperaturen getestet, und Magirus ist zuversichtlich, dass das Bauteil all dem standhalten wird.

Die von Big Rep entwickelte Software Blade bietet Magirus zudem die volle Kontrolle über ihren Druckworkflow. Vom Prototyping des Fensterrahmens in geringerer Auflösung bis hin zur Herstellung des hochwertigen Endprodukts erlaubte die Slicing-Software freie Hand bei der Einstellung der Druckparameter.

„Vor dem 3D-Druck war das Prototyping sehr teuer. Wir sprechen hier von einer Kostensenkung von fast hunderttausend Euro auf nur noch einige tausend Euro“, betont Krämer. So hat die additive Fertigung nur die Kosten für den Prototypenbau gesenkt, sondern auch die Vorlaufzeiten für die Entwicklung von Bauteilen verkürzt. „Früher dauerte es drei bis sechs Monate, je nach Größe und Kapazität der Prototypenwerkstatt, jetzt ist es eine Frage der Druckzeit auf der Maschine, also nur noch ein paar Tage“, sagt der leitende Ingenieur. Diese Produktivitätssteigerung wurde insbesondere durch Big Rep Connect ermöglicht, eine kostenlose Plattform mit Fernüberwachung, Materialverbrauchsverfolgung und Analysefunktionen.

Umfassender Kundenservice rund um die Uhr

Ein umfassender Kundendienst stand für Magirus ganz oben auf der Liste. Geplante Wartungsarbeiten, vorrangige Reaktionszeiten und die Suche nach schnellen Lösungen sind der Schlüssel zur Einhaltung der Produktions- und Iterationszyklen des Unternehmens. So sind im Servicevertrag jegliche Ersatzteile enthalten. Für eine schnelle Fehlerbehebung nutzt das Unternehmen den rund um die Uhr Zugriff auf die Knowledge Base in der Big Rep Hub. Sie können nun Ausfallzeiten verhindern, ohne auf Hilfe warten zu müssen. (jup)

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