Nachhaltigkeit bedeutet nicht nur, Energie zu sparen oder Recyclingmaterial einzusetzen. Das Thema prägt auch zunehmend Fertigungstechnologien und Entwicklungsprozesse.Wie, das zeigt Tsubaki Kabelschlepp bei seiner neuen Hochleistungsenergiekette TKHP. Hier wurde erstmals 3D-Druck und 3D-Scan durchgängig kombiniert – mit spürbaren Effekten.
Wer dieses Jahr an Heiligabend das Weihnachts-Set eines großen Klemmbaustein-Anbieters auspackt, hält gleichzeitig auch einen Experimentierkasten in der Hand. Der weltbekannte Spielzeughersteller und Spritzgießer hat erstmals ein Teil aus dem 3D-Drucker in seine Bausätze integriert. Eine kleine blaue Lok. Mit deutlich anderer Oberflächenoptik, aber dem gewohnten Verbindungsmechanismus. Warum das interessant ist? Das dänische Familienunternehmen befasst sich bereits seit geraumer Zeit mit dem Thema Nachhaltigkeit und forscht in diesem Zusammenhang beispielsweise an alternativen Materialien für seine Klemmbausteine. „Wir sehen in dieser kleinen blauen Lok einen Testballon, mit dem die Kundenakzeptanz ermittelt werden soll“, erklärt Peter Pütz, Vice President Marketing & Innovation bei Tsubaki Kabelschlepp. „Aber warum weicht ein klassischer Spritzgießer auf einmal von seinen Kernkompetenzen ab? Zum einen zeigt das, dass die Teile mittlerweile nutzbar sind und zum anderen, dass man damit eine ganz andere Produktionsstrategie fahren kann.“
„Die additive Fertigung spielt für uns eine große Rolle, weil wir damit viel Zeit und Ressourcen sparen können“, resümiert Peter Sebastian Pütz, Vice President Marketing & Innovation bei Tsubaki Kabelschlepp
Auch Tsubaki Kabelschlepp ist ein traditioneller Spritzgießer, der ebenfalls an nachhaltigen Materialien und Prozessen forscht. In diesem Zusammenhang erprobt das Unternehmen aktuell die Möglichkeiten der Additiven Fertigung in seinen Produkten und Entwicklungsprozessen. „Die additive Fertigung spielt für uns eine große Rolle, weil wir damit wahnsinnig viel Zeit sparen können“, sagt Peter Pütz. „Außerdem sparen wir Ressourcen und haben komplett neue Möglichkeiten, unsere Produkte zu testen. Daran gekoppelt ist das 3D-Scanning ein weiteres wichtiges Thema für uns.“
Additive Fertigung und 3D-Scanning als Entwicklungsbeschleuniger
Der deutlichste Hebel der beiden Technologien zeigte sich zuletzt bei der Entwicklung der neuen Hochleistungsenergiekette TKHP. Erstmals hat der Experte hier 3D-Druck und 3D-Scan durchgängig kombiniert – mit spürbaren Effekten auf Tempo, Materialeinsatz und Wirtschaftlichkeit. „Wir haben die beide Serien TKHP 85 und TKHP 90 parallel in weniger als sechs Monaten entwickelt. Normalerweise dauert das deutlich länger“, berichtet Peter Pütz. Möglich wurde das, weil gedruckte Muster bereits in sehr frühen Phasen mechanisch belastet, zusammengefügt und im realen Einbauzustand getestet werden konnten. Passungen, Rastmechanismen und Biegeradien ließen sich ohne Werkzeuganpassung iterieren, bis das System harmonisch funktionierte.
Die TKHP ist mit patentierter Rollendämpfung, sowie mit Roll- und Gleitflächen ausgestattet.
Ein weiterer Beschleuniger war der 3D-Scan. Statt – wie früher – jede Optimierungsstufe mit aufwendigen taktilen Messreihen zu verifizieren, wurden die ersten Muster vollständig gescannt und automatisch mit den CAD-Sollgeometrien überlagert. Abweichungen markiert das System unmittelbar. „Kunststoff schrumpft, wölbt sich und verhält sich an kritischen Stellen nicht immer so, wie es die Theorie verspricht“, erläutert Peter Pütz. „Mit dem Scan sehen wir das sofort.“ Die Zahl der Korrekturzyklen sank dadurch von acht bis neun auf nur noch vier. Parallel dazu wurde Material gespart, weil weniger Zwischenstufen als physische Muster und keine Werkzeuganpassungen nötig waren. In der Serie bleibt der Spritzguss bei der TKHP das Verfahren der Wahl. Additiv gefertigte Komponenten werden ausschließlich dort zum Einsatz gebracht, wo sie bei gleicher Qualität funktional oder wirtschaftlich einen Mehrwert bieten.
Musterfertigung für kundenspezifische Projekte im Bereich Landstrom
Energiekettensystem für Landstromanlagen – ein 3D-gedrucktes Muster brachte schnelle Transparenz für beide Parteien
Wie stark die Additive Fertigung Kommunikation und Entscheidungsfindung verbessert, zeigt ein aktuelles Projekt im Bereich Landstrom. Tsubaki Kabelschlepp konnte hier einen Auftrag gewinnen, weil dem Kunden die Lösung als 3D-gedrucktes Muster vorgestellt wurde. Das kundenspezifische Kabelführungssystem war so nicht „in der Schublade“ vorhanden, sondern entstand im Dialog, basierend auf schnell gedruckten Iterationen. „Der Kunde sieht früh, was später geliefert wird, und kann Änderungen unmittelbar anstoßen“, fasst Peter Pütz die Vorteile zusammen. „Für uns reduziert sich das technische und wirtschaftliche Risiko, da Machbarkeit, Montagefolge und Belastbarkeit schon vor dem Werkzeugbau abgesichert werden.“ So schließt sich der Kreis zur Nachhaltigkeit: Entscheidungswege werden kürzer, Fehlinvestitionen vermieden, und am Ende entsteht genau das, was gebraucht wird – nicht mehr und nicht weniger.
Additive Fertigung und Nachhaltigkeit
Ist Additive Fertigung „per se“ nachhaltiger als Spritzguss? Eine pauschale Antwort darauf gibt es nicht. Für Tsubaki Kabelschlepp zählt die Gesamtrechnung aus Zeit, Ressourcen und Qualität:
- Zeit als Nachhaltigkeitsfaktor. Entwicklungszeit bedeutet auch Energie- und Materialverbrauch. Wenn marktreife Lösungen in Monaten statt Jahren erreicht werden, sinken Iterationsschleifen, Transportwege für Muster und der Aufwand in begleitenden Prüfprogrammen.
- Weniger Abfall. Mit den pulverbettbasierten SLS-Verfahren, das Tsubaki Kabelschlepp einsetzt, fallen so gut wie keine Pulverreste an; nicht versintertes Material wird erneut verwendet. Stützstrukturen entfallen.
- Werkzeugbau reduzieren. Werkzeugbau ist energie- und materialintensiv. Wenn ein Werkzeug nicht benötigt wird – etwa bei Kleinserien, Anlaufmustern oder Sonderlösungen – spart additive Fertigung signifikant Ressourcen.
- Anwendungsgrenzen respektieren. „Dass der 3D-Druck den Spritzguss ablöst, davon sind wir weit entfernt“, ordnet Peter Pütz ein. „Kunststoffeigenschaften, Stückzahlen, Oberflächenanforderungen oder Zyklenzeiten sprechen in der Serie oft weiterhin für den Spritzguss.“
Wirtschaftlichkeit und hybride Ansätze
Auch in punkto Wirtschaftlichkeit kann die Additive Fertigung im Vergleich zum Spritzguss eine interessante Alternative sein. „Für Teile mit moderaten Stückzahlen stellt sich immer die Frage: Lohnt ein Spritzgusswerkzeug?“, erläutert Pütz. Bereits einfache Werkzeuge schlagen schnell mit 100.000 bis 200.000 Euro zu Buche – bevor das erste Teil die Maschine überhaupt verlassen hat. Im 3D-Druck entfällt diese Hürde.“
Um Werkzeugkosten zu sparen, denkt man außerdem über hybride Ansätze nach: So könnten einfache Spritzgusswerkzeuge aus speziellen Hochleistungskunststoffen additiv hergestellt werden. Für Prototypen-Spritzguss und kleine Losgrößen ergeben sich so erstaunlich hochwertige Lösungen. „Teile, die mit einem Werkzeug aus dem 3D-Drucker gespritzt werden, sind schon heute äußerst präzise, können aber nicht in hoher Auflage hergestellt werden“, beschreibt Peter Pütz Möglichkeiten und Grenzen. „Für Prototypen und Pilotserien wäre das Verfahren jedoch hervorragend geeignet.“
Additive Fertigung als flexible Containerlösung
Damit die neue Technologie nicht „irgendwo im Raum“ steht, hat der Experte seine Additive Fertigung konsequent als Containerlösung organisiert. Drucker, Aufbereitungsanlage und Peripherie sind in einem klimatisierten Allwettercontainer zusammengefasst, der wie eine Spritzgussmaschine verwaltet wird – inklusive Anbindung an das ERP-System. So sind Aufträge sauber planbar, Rückverfolgbarkeit und Kalkulation identisch zu den etablierten Fertigungslinien.
Tsubaki Kabelschlepp hat seine Additive Fertigung konsequent als Containerlösung organisiert. Drucker, Aufbereitungsanlage und Peripherie sind in einem Allwettercontainer zusammengefasst, der wie eine Spritzgussmaschine verwaltet wird – inklusive Anbindung an das ERP.
Die Lösung ist bewusst mobil gedacht. Da das Fabriklayout kontinuierlich weiterentwickelt wurde, kann der Container innerhalb des Werks versetzt oder – temporär – im Außenbereich betrieben werden. Das erleichtert die Integration in Materialfluss und Logistik, ohne bauliche Hürden zu erzeugen. Die Kapazitäten sind ausreichend für Muster, Vor- und Kleinserien sowie projektspezifische Komponenten wie Zugentlastungsblöcke. Wichtig ist nicht die maximale Stückzahl, sondern die verlässliche, dokumentierte Qualität – und die hohe Reaktionsgeschwindigkeit in Entwicklungs- und Kundenprojekten.
Fazit
Peter Pütz fasst zusammen: „Wir produzieren hochwertige Produkte, nah am Kunden und an seinen Anforderungen. Unser Motto lautet: Maach et joot, ävver nit zo off – Qualität geht vor Quantität. Wenn additive Fertigung die beste Lösung ist, setzen wir sie ein. Wenn Spritzguss überlegen ist, spritzen wir. Und wenn beides zusammen die nachhaltigste Lösung ergibt, kombinieren wir.“ So gestaltet Tsubaki Kabelschlepp die Zukunft der Energiekette: mit klarem Qualitätsfokus, realistischem Blick auf Wirtschaftlichkeit und einer Fertigungsstrategie, die Nachhaltigkeit nicht nur verspricht, sondern täglich praktiziert.
Text-/ Bilder: Tsubaki Kabelschlepp
