Die Zukunft der Energiekette

Nachhaltigkeit bedeutet bei Tsubaki Kabelschlepp nicht nur, Energie zu sparen oder Recyclingmaterial einzusetzen, das Thema prägt zunehmend auch Fertigungstechnologien und Entwicklungsprozesse. So erprobt das Unternehmen aktuell die Möglichkeiten der additiven Fertigung in seinen Produkten und Entwicklungsprozessen. Mit ihr lassen sich zum einen Zeit und Ressourcen sparen und es ergeben sich neue Möglichkeiten, Produkte zu testen. Daran gekoppelt ist das 3D-Scanning ein weiteres wichtiges Thema für Tsubaki Kabelschlepp.

Die Entwicklungsbeschleuniger

Der deutlichste Hebel der beiden Technologien zeigte sich zuletzt bei der Entwicklung der Hochleistungsenergiekette ‚TKHP‘. Erstmals wurde hier 3D-Druck und 3D-Scan durchgängig kombiniert, mit spürbaren Effekten auf Tempo, Materialeinsatz und Wirtschaftlichkeit. Die beiden Serien ‚TKHP 85‘ und ‚TKHP 90‘ wurden parallel in weniger als sechs Monaten entwickelt. 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.

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. Denn Kunststoff schrumpft, wölbt sich und verhält sich an kritischen Stellen nicht immer so, wie es die Theorie verspricht. Mit dem Scan wird das sofort sichtbar. Dadurch sank die Zahl der Korrekturzyklen von acht bis neun auf 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 bringt Tsubaki Kabelschlepp ausschließlich dort zum Einsatz, wo sie bei gleicher Qualität funktional oder wirtschaftlich einen Mehrwert bieten.

Kundenspezifische Projekte im Bereich Landstrom

Statt jede Optimierungsstufe mit aufwendigen taktilen Messreihen zu verifizieren, können erste Muster vollständig gescannt und automatisch mit den CAD-Sollgeome-trien abgeglichen werden. © Tsubaki Kabelschlepp

Wie stark die additive Fertigung Kommunikation und Entscheidungsfindung verbessert, zeigt ein 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. Für den Hersteller 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.

Additive Fertigung und Nachhaltigkeit

Darauf, ob additive Fertigung ‚per se‘ nachhaltiger ist als Spritzguss, gibt es keine allgemeingültige Antwort. 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 dem pulverbettbasierten SLS-Verfahren, das das Unternehmen 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.

Das Unternehmen hat seine additive Fertigung konsequent als Containerlösung organisiert. © Tsubaki Kabelschlepp

Anwendungsgrenzen respektieren. Kunststoffeigenschaften, Stückzahlen, Oberflächenanforderungen oder Zyklenzeiten sprechen in der Serie oft weiterhin für den Spritzguss.

Wirtschaftlichkeit und hybride Ansätze

Auch in punkto Wirtschaftlichkeit kann additive Fertigung im Vergleich zum Spritzguss eine interessante Alternative sein. So stellt sich für Teile mit moderaten Stückzahlen immer die Frage, ob ein Spritzgusswerkzeug lohnt, denn bereits einfache Werkzeuge schlagen schnell mit 100.000 bis 200.000 Euro zu Buche, und zwar schon bevor das erste Teil die Maschine überhaupt verlassen hat. Im 3D-Druck entfällt diese Hürde.

Um Werkzeugkosten zu sparen, denkt Tsubaki Kabelschlepp zudem 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. Für Prototypen und Pilotserien eignet sich das Verfahren jedoch gut.

Additive Fertigung als flexible Containerlösung

Damit die neue Technologie nicht ‚irgendwo im Raum‘ steht, hat Tsubaki Kabelschlepp die additive Fertigung konsequent als Containerlösung organisiert. Drucker, Aufbereitungs-anlage 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

Peter Pütz ist Vice President Marketing & Innovation bei Tsubaki Kabelschlepp. © Tsubaki Kabelschlepp

Kalkulation identisch zu den etablierten Fertigungslinien. Die Lösung ist bewusst mobil gedacht. Da das Unternehmen sein Fabriklayout kontinuierlich weiterentwickelt, kann der Container innerhalb des Werks versetzt oder – temporär – im Außenbereich betrieben werden. Das erleichtert die Inte-gration 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.

Redaktion: Inka Krischke