Fertigung individueller Steuersysteme für Maschinen und Fahrzeuge mittels SLS-3D-Druck

Hochpersonalisierter Service ist das grundlegende Leitbild des Lösungslieferanten IBL Hydronic. Mit ihren ganzheitlichen und individuellen Steuerungslösungen für Maschinen und Fahrzeuge in den Bereichen Elektronik, Hydraulik und Software heben sie sich von Wettbewerbern ab. 

Ausgestattet mit einem Fuse 1 SLS-3D-Drucker gelingt es ihnen innerhalb kürzester Zeit funktionsfähige Prototypen zu liefern sowie komplexe Hydraulik-Endbauteile hausintern zu produzieren.

Im Interview mit Tom Heindl, technischer Produktdesigner für den 3D-Druck bei IBL Hydronic, spricht er darüber, wie der SLS-3D-Druck die Innovation der Steuerungslösungen fördert und wie Arbeitsprozesse dadurch optimiert und beschleunigt werden.

IBL Hydronic entwickelt und fertigt Steuerungssysteme für mobile Arbeitsmaschinen wie Baufahrzeuge, Agrar- und Forstmaschinen und Kommunalfahrzeuge. In dieser Nische bieten das Unternehmen sowohl die Hardware der Steuerungskomponenten als auch die entsprechende individualisierte Software an. 

„Wir entwickeln innovative Lösungen in Sachen Hydraulik und Elektronik. Unser Portfolio reicht von einfachen Steuerblöcken bis hin zu anschlussfertigen Gerätesteuerungen inklusive fortschrittlicher Bedieneroberfläche“, erklärt Heindl. 

Um individuell und schnell auf Kundenwünsche reagieren zu können, fokussiert sich IBL auf die hausinterne Produktion von Bauteilen, bei denen der 3D-Druck eine maßgebliche Rolle spielt.

Nachdem IBL bei einigen Aufträgen in der Vergangenheit an die konstruktiven und gestalterischen Grenzen herkömmlicher Produktionsverfahren stieß, wurden vermehrt 3D-Drucklösungen in Betracht gezogen. Zunächst wurden diese Aufträge durch externe 3D-Druckdienstleister realisiert, doch bis 2019 war der Bedarf so hoch, dass in den ersten hausinternen 3D-Drucker investiert wurde. 

„Uns war es beim 3D-Druck immer sehr wichtig, dass optische Merkmale wie der Schichtenaufbau nicht sichtbar sind und wir außerdem unsere konstruktiven Freiheiten maximieren. Nach anfänglichen Qualitätsschwierigkeiten mit anderen 3D-Drucktechnologien, entschieden wir uns für einen Fuse 1 SLS-3D-Drucker“, so Heindl. 

Heindl sieht die Vorteile des Fuse 1  in erster Linie in den nicht notwendigen Stützstrukturen, die durch die SLS-3D-Drucktechnologie mit Nylonpulver entfallen. Das Verfahren öffnete ihm vermehrt Türen für wertvolle neue Aufträge, die er sonst nicht in dieser Form hätte realisieren können. Außerdem ist die einfache Bedienung des Druckers wertvoll für Heindl und sein Team, da so möglichst viele Kolleg*innen die Option haben mit dem Drucker zu arbeiten und so die Prozesse bei IBL optimiert werden. 

„Durch den Einsatz des SLS-3D-Druckers fallen bei uns Fertigungsmethoden wie CNC-Fräsen, Drehen oder allgemeine Spanbearbeitung einfach weg. Dadurch sparen wir natürlich viel Zeit und Geld, aber auch Platz“, erzählt Heindl.

Seit 2019 baut IBL ihren 3D-Druck stetig aus, um der wachsenden Nachfrage gerecht zu werden.

Ein bedeutender Vorteil des hausinternen Fuse 1 ist die konstruktive Flexibilität, die Heindl und sein Team befähigt ihre Kundenzentrierung auf eine ganz neue Stufe zu stellen. 

Bei Kunden wie Landmaschinen- oder Kommunalfahrzeugherstellern, die von IBL mit Steuerungen für ihre Geräte ausgestattet werden, kommen selten Standardbauteile zum Einsatz. Stattdessen fokussiert sich IBL auf die individuellen Probleme und Wünsche der einzelnen Kunden und entwickelt spezifische Lösungen mit Hilfe ihres SLS-3D-Druckers. Dies ist ein Alleinstellungsmerkmal in der Marktnische, die sich von Angeboten mittels subtraktiver Methoden oder Spritzgussverfahren absetzt. Ein Spritzgussverfahren würde außerdem mit hohen Kosten und Aufwand verbunden sein, was bei den geringen Stückzahlen einer Kleinserie nicht rentabel für das Unternehmen wäre.

„Fahrzeughersteller in dieser Branche stellen üblicherweise Ihre Fahrzeuge und Geräte in eher kleineren Stückzahlen her was bedeutet, dass wir vieles in Stückzahlen von 100 bis 250 fertigen. Da kommt es für uns eben nicht in Frage in große Fuhrparks an hausinternen Fertigungsmaschinen zu investieren, die nur für vereinzelte Aufträge und für geringe Stückzahlen genutzt werden würden”, erläutert Heindl.

Durch die gegebenen Vorzüge wie der schnellen Lieferfähigkeit, der Neukundengewinnung durch die konstruktiven Möglichkeiten und dem effizienten Einsatz des 3D-Druckers bei voller Auslastung, ist der Return of Investment des hausinternen Fuse 1 positiv.

Für einen Landmaschinenhersteller entwickelte IBL Hydronic kürzlich in Rekordzeit eine individuell auf die Maschinen abgestimmte Bedienkonsole. Nach nur einem Monat war die Entwicklung des Steuerungsmoduls fertig und konnte dem Kunden vorgestellt werden.

Die Gehäuseteile wurden mit der SLS-3D-Drucktechnologie gedruckt, zusammengesetzt und mit einem Lederpolster als Armauflage versehen. Um nicht nur ein funktionales sondern auch optisch ansprechendes Modul zu bauen, hat man im Designprozess der 3D-Druckdaten eine Texturierung der Oberfläche vorgenommen. Anschließend wurden die SLS-3D-gedruckten Bauteile mittels eines Färbebads nachgefärbt und geglättet. Das Ergebnis: eine lederartige Oberflächenstruktur der SLS-Endbauteile, die diese optisch aufwertet und das ganze Design abrundet.

Kleinere Einzelteile wie die weißen und orangenen Tasten wurden SLA-3D-gedruckt. Der SLA-3D-Druck erlaubt es als einer der wenigen 3D-Drucktechnologien lichtdurchlässige und durchsichtige Bauteile zu drucken. In dem Beispiel der Bedienkonsole von IBL konnten so beispielsweise Funktionen in die Software integriert werden, die blinkende Warnsignale der Tasten bei Systemfehlern abgeben. 

So werden bei IBL beide 3D-Drucktechnologien zu ihrem Vorteil genutzt, um die volle Gestaltungsfreiheit der additiven Fertigung hinsichtlich Design und Funktionen auszuschöpfen. 

Weitere grundlegende Vorteile der additiven Fertigung in der Auftragsabwicklung bei IBL ist die Schnelligkeit und Flexibilität der Entwicklungsprozesse neuer Steuerungsmodule. 

Lange Vorlaufzeiten, die durch die Zusammenarbeit mit externen Fertigungsdienstleistern in Gesprächs- und Planungsrunden entstehen, können durch den hausinternen 3D-Druck signifikant eingespart werden und Kunden können so wiederum schneller Ergebnisse geliefert werden.

Außerdem können Veränderungen am Design viel einfacher und schneller durchgeführt werden als bei herkömmlichen Fertigungsmethoden. 

„Man kann mit dem 3D-Druckverfahren auch mal schnell in die komplett andere Richtung arbeiten. Die Schnelligkeit in der ich die CAD-Datei geändert und ohne Werkzeug oder Maschinenanpassung drucken kann ist unschlagbar verglichen mit anderen Fertigungsmethoden wie eine CNC-Bearbeitung,” so Heindl.

Für Heindl und sein Team bedeuten die entdeckten Vorteile und Möglichkeiten nun die Skalierung von Materialien, Kapazitäten, aber auch der konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten. Durch Projekte wie der nahezu komplett 3D-gedruckten Bedienungskonsole wurde der Grundstein für neue Herangehensweisen gelegt und die Horizonte für zukünftige Aufträge erweitert.