Stützstruktur für 3D-Druck

Kleine Helfer frisch gedruckt

Wie 3D-Druck im Arbeitsalltag bei Audi unterstützt

Arbeitshilfen ganz einfach per 3D-Druck – darum kümmert sich ein Team aus den Audi Böllinger Höfen und entlastet so den Alltag ihrer Kollegen. Audi Blog-Autorin Luisa Kübler hat recherchiert, welche kleinen Helfer das Team bisher entwickelt hat.

Teileentnahme aus SLS Pulverbett
Ein neues Teil, versteckt im SLS Pulverbett: Bei der sogenannten additiven Fertigung durch 3D-Druck wird Material Schicht um Schicht aufgetragen. Die Vorteile dieses Verfahrens sind die besonders schnelle und kostengünstige Vorgehensweise.

Wer weiß, vielleicht drucken wir in einigen Jahren unsere Kleidung, unseren Schmuck oder vielleicht sogar unser Essen  einfach selbst aus? In der Audi Produktion ist der Druck jedenfalls seit vielen Jahren nicht mehr wegzudenken: genauer gesagt der Kunststoff-3D-Druck.

Erstmals zum Einsatz kamen 3D-Drucker bei Audi im Jahr 1999 im Modellbau – damals noch in den Kinderschuhen. Seither hat sich der 3D-Druck rasant weiterentwickelt und ermöglicht den Einsatz der Technologie in Entwicklung, Produktion, Montage oder Design. Vor vier Jahren startete das Team um Leiter Thomas Kaiser und Waldemar Hirsch aus dem Audi R8 Analysezentrum mit ihrem kleinen Projekt für praktische Arbeitshilfen aus dem 3D-Drucker.

So wurde der 3D-Druck im Arbeitsalltag bei Audi integriert

Sie waren fasziniert, wie einfach die ausgedruckten Arbeitshilfen Prozesse in der Produktion optimieren können. Und so entstand der erste Prototyp. Nach kurzer Zeit konnten die beiden Hasan-Cem Gülaylar, der für die Werkstattorganisation zuständig ist, für ihr Team gewinnen. Gemeinsam mit Kollegen aus verschiedenen Abteilungen entwickeln sie seither die Technologie stetig weiter.  Ob Positionierungshilfen, Sicherungsvorrichtungen, Stiftehalter, Adapter oder Gussformen: Mithilfe eines 3D-Druckers drucken die drei clevere Ideen einfach aus.

Basiswissen 3D-Druck

Das 3D-Drucken wird in der Fachwelt als additive Fertigung oder Englisch "Additive Manufacturing" bezeichnet. Schicht um Schicht legt ein 3D-Drucker das Material aufeinander und lässt so eine neue Komponente entstehen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Produktionstechniken wird das Material nach und nach aufgetragen und nicht wie beispielsweise beim Fräsen, Bohren, Drehen oder Erodieren abgetragen. Verarbeitet werden Materialien wie Kunststoff oder Metall.

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Seit 2013 haben die Mitarbeiter in der Manufaktur mehrere hundert Ideen und Projekte ausgedruckt – viele davon sind mittlerweile unverzichtbare Helfer für ihre Kollegen vor Ort. Für die 3D-Druck-Experten ist es wichtig, auf die individuellen Bedürfnisse aller Abteilungen einzugehen: „Neben ergonomischen Helfern für die Produktion stellen wir auch Alltagshilfen für die Mitarbeiter im Büro her, wie Stiftehalter oder eine Optimierung für einen Staubsaugerroboter, der unsere Büros reinigt“, sagt Hirsch. So hat sich mittlerweile eine ganze Community rund um das Thema 3D-Druck gebildet.

3D-gedrucktes Lüftungsgitter aus der Vogelperspektive

Von der Idee über den Entwurf am Computer bis hin zum 3D-gedruckten Lüftungsgitter: Die Mitarbeitenden des Tech.Lab begleiten den gesamten Entstehungsprozess eines neuen Tools.

Hirsch, Kaiser und Gülaylar haben sich in den Böllinger Höfen als Arbeitsplatz ein sogenanntes Tech.Lab eingerichtet: ein verglastes Büro direkt neben der R8 Produktion. Moderne Möbel aus Holz, Whiteboards, Pflanzen und bunte Sitzmöglichkeiten geben dem Raum eine kreative Atmosphäre. Oft brainstormen sie hier gemeinsam und halten ihre Gedanken auf den Whiteboards und farbigen Post-its fest. Die Tür des Tech.Labs steht allen Mitarbeitern offen; beinahe täglich klopfen Kollegen mit ganz unterschiedlichen Aufgaben an die Glasscheibe, um den drei Druckexperten neue Ideen vorzustellen. „Eines unserer Ziele ist es, Arbeitsprozesse in der Produktion weiter zu optimieren, sie beispielsweise noch ergonomischer zu gestalten“, erklärt Kaiser. „Daher ist es ein großer Gewinn, wenn sich unsere Kollegen mit ihren Verbesserungsvorschlägen einbringen.“

Für jedes neue Projekt, entwickeln Kaiser, Hirsch und Gülaylar eine Konstruktionsdatei am Computer mit dem Tool CAD (computer-aided design). Dann entsteht der Prototyp im 3D-Drucker, im nächsten Schritt das Teil für den Praxiseinsatz

Diese Alltagshilfen hat das Team schon entwickelt

Ein Adapter für den Einbau des Cockpits

Je nachdem, ob das Auto ein Rechts- oder Linkslenker ist, müssen Mitarbeiter das Cockpit im Fahrzeuginneren anders positionieren und montieren. Dafür haben die 3D-Experten sogenannte Paddles gedruckt. Das sind bunte Adapter aus Kunststoff, die die Mitarbeiter auf dem Handlingsgerät zum Cockpiteinbau platziert. Dadurch können sie am Takt die Instrumententafel optimal im Fahrzeug montieren.

Und weil der Cockpiteinbau beim Rechts- und Linkslenkerfahrzeug unterschiedlich abläuft, haben die Paddles – je nach Fahrzeugtyp – unterschiedliche Farben. Auch eine Bereitstellungsbox für die Adapter hat das Team ausgedruckt, damit jedes Paddle immer am richtigen Ort ist.

Audi Mitarbeiter mit Adapter für Einbau des Cockpits
Paddles im Einsatz: Die bunten Adapter dienen den Mitarbeitern bei der Montage dazu, dass die länderspezifische Positionierung (rechts- oder linkslenkend) des Cockpits erleichtert wird.

Eine Positionierungshilfe für die Montage

Die sogenannte Querträgerstrebe sorgt im Audi R8 Spyder für die nötige Fahrzeugsteifigkeit und befindet sich hinter den Sitzen. Bei der Montage müssen Mitarbeiter die Strebe exakt auf der richtigen Höhe im Auto platzieren, damit sie anschließend das Ablagefach zwischen den Sitzen einsetzen können und die optimalen Spaltmaße erreichen. Für die ideale Montage der Querträgerstrebe haben die 3D-Druckexperten eine Positionierungshilfe entwickelt. Sie rückt die Strebe exakt in die richtige Position.

Frontansicht Querträgerstrebe Audi R8 Spyder

Bereits seit 1999 wird 3D-Druck durch die Abteilung I/E-V36 Modellbau eingesetzt. Seitdem hat sich die Technologie weiterverbreitet und deutlich weiterentwickelt: Vom Kunststoffdruck von Prototypenbauteilen hin zu Serienbauteilen aus verschiedensten Materialien.

Schutzhüllen für Werkzeuge aus dem 3D-Drucker

Audi Mitarbeiter bei der Arbeit mit Flüssigsilikon
Hasan Cem Gülavlar, der für die Werkstattorganisation zuständig ist, schützt durch mit Flüssigsilikon verkleidete Werkzeuge die Bauteile am Fahrzeug bei der Montage.

Verschrauben, verpressen, festziehen, ratschen: Die Mitarbeiter in der Audi R8-Montage benutzen täglich eine Vielzahl verschiedener Werkzeuge direkt am Fahrzeug.

Um Bauteile nicht versehentlich zu verkratzen, hat sich das 3D-Team etwas einfallen lassen: Mithilfe von CAD (computer-aided design) haben sie von den Werkzeugen Negativformen aus Kunststoff konstruiert, gedruckt und anschließend mit Flüssigsilikon ausgegossen.

So entstanden individuelle Hüllen für die einzelnen Werkzeuge. Sie schützen das Auto optimal vor möglichen Beschädigungen während der Montage.

Sicherheitsvorrichtung für Ratschen

Bei der Montage der Antriebswellen im Radkasten an das Getriebe benutzen die Mitarbeiter beim Audi R8 einen Schrauber und eine Hilfsvorrichtung mit einer großen Ratsche. Damit die Ratsche sich nicht in Verschraubungsrichtung mitdrehen kann, hat das Kreativteam einen kleinen Helfer ausgedruckt. Ergebnis ist ein grüner Kunststoffschutz, der dafür sorgt, dass der sogenannte Ratschenumstellungsschalter in eine Richtung gedrückt wird und nicht versehentlich verrutschen kann.

3D-gedruckte Sicherheitsvorrichtung für Ratschen

Kleiner, grüner Helfer: Der Kunststoffschutz sorgt bei der Montage der Antriebswellen dafür, dass der Ratschenumstellungsschalter in eine Richtung gedrückt wird und sich die Ratsche somit nicht in Verschraubungsrichtung mitdrehen kann.

Orthese zur Entlastung beim Schweißen

Jeder kennt es: Wer häufig dieselbe Handbewegung macht, hat irgendwann Verspannungen oder Überlastungserscheinungen. Um dem entgegenzuwirken und aktiv zur Ergonomie beizutragen, haben die Druckexperten eine Orthese aus Kunststoff für das Arbeiten mit Schweißgeräten entwickelt: Ein schwarzes Stoffband hält das Schweißgerät sicher an der Hand. So muss der Mitarbeiter es nicht angestrengt festhalten, sondern kann seine Finger entspannen. Ein ausgedrucktes Kunststoffteil sorgt für Komfort in der Handinnenseite, verbindet das Schweißgerät mit dem Handrücken und dient somit als Orthese, die die Sehnen beim Schweißen entlastet. Die Idee haben die Druckexperten gemeinsam mit den Mitarbeitern aus dem Karosseriebau entwickelt.

Orthese in der Hand eines Mitarbeiters für Entlastung am Schweißgerät
Um die Mitarbeiter am Schweißgerät vor unangenehmen Folgen durch eine Überlastung der Hand zu schützen, sorgt eine Orthese für Abhilfe.

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Joel Kellmann

8. April 2018 um 17:31
Interessant zu hören, dass Audi auf dem richtigen Weg ist. Auch sonst ein wirklich schöner Artikel, den man aufgrund der guten Aufteilung und den vielen Bildern gerne liest.
Mit freundlichen Grüßen
Joel

Bob Sacamano

16. March 2018 um 13:28
Schön zu sehen dass die Digitalisierung wenigstens in der Automobil-Industrie stattfindet.

Werte der auf dieser Seite beworbenen Fahrzeuge:

Audi R8: Kraftstoffverbrauch kombiniert in l/100 km: 13,6 – 12,6; CO2-Emission kombiniert in g/km: 309 – 287. Angaben zu den Kraftstoffverbräuchen und CO2-Emissionen bei Spannbreiten in Abhängigkeit vom verwendeten Reifen-/Rädersatz. // www.audi.de/DAT-Hinweis