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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen einer Komponente eines Fahrzeugs. Zu dem Fertigen der Komponente wird ein, insbesondere mobiler, 3D-Drucker verwendet. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung eines 3D-Druckers zum Fertigen besagter Komponente, um einen optimalen Betriebspunkt des 3D-Druckers zu gewährleisten.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Bauteile für Fahrzeuge vor dem Einbau gefertigt werden und anschließend in das Fahrzeug implementiert werden. Dies führt zu hohen Transportkosten sowie Lagerkosten, wodurch die Herstellungskosten des Fahrzeugs steigen. Die Lagerkosten werden dabei klein gehalten, indem Maßnahmen wie das sogenannte Just-in-time-Liefern verwendet werden. Solche Maßnahmen können zwar die Lagerkosten senken, erhöhen jedoch das Risiko, dass Bauteile aufgrund einer Unterbrechung oder Verzögerung der Lieferkette nicht zur Verfügung stehen, wenn diese benötigt werden. Schließlich kann durch den bekannten Einbau vorgefertigter Bauteile eine Funktionsintegration nicht vollständig ausgeschöpft werden, da die Montage auf herkömmliche Weise stattfinden muss.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das bei einfacher und kostengünstiger Anwendung ein zuverlässiges Herstellen einer Komponente eines Fahrzeugs ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben bevorzugte Ausbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Die Aufgabe wird somit gelöst durch ein Verfahren zum Fertigen einer Komponente eines Fahrzeugs. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zunächst erfolgt ein Anbringen eines 3D-Druckers an dem Fahrzeug. Der 3D-Drucker ist insbesondere mobil. Anschließend erfolgt das Fertigen der Komponente mittels des 3D-Druckers. Der 3D-Drucker ist eingerichtet, die Komponente schichtweise zu fertigen. Somit ist der 3D-Drucker eingerichtet, ein additives Fertigungsverfahren auszuführen. Durch das Verwenden des, insbesondere mobilen, 3D-Druckers erfolgt das Fertigen der Komponente unmittelbar an einem vorgegebenen Zielort der Komponente an dem Fahrzeug. Somit muss die Komponente nach dem Fertigen nicht zusätzlich an dem Fahrzeug befestigt oder in das Fahrzeug integriert werden. Vielmehr erlaubt das Fertigen der Komponente mittels des 3D-Druckers das Fertigen und Einbauen der Komponente gleichermaßen. Dies bedeutet, dass die Schritte des Fertigens und Einbauens zusammengefasst werden, indem die Komponente unmittelbar an ihrem Zielort gefertigt wird. Auf diese Weise lassen sich einerseits niedrige Lagerhaltungskosten erreichen, da die fertigen Komponenten nicht gelagert werden müssen, sondern lediglich eine Lagerung des zum Betreiben des 3D-Druckers notwendigen Druckmaterials notwendig ist. Gleichzeitig können komplexe Geometrien, wie insbesondere Hinterschneidungen, aufwandsarm hergestellt werden. Somit kann die Komponente eine große Formvielfalt aufweisen, da die Formgebung nicht oder nahezu nicht durch die Fertigung beschränkt ist. Durch das Vermeiden der Lagerung der gefertigten Komponenten entfallen außerdem zusätzliche Maßnahmen zur Lageroptimierung, wie das zuvor beschriebene Just-in-time-Liefern Dadurch ist die Fertigung von Fahrzeugen, die eine Komponente aufweisen, die mit dem beschriebenen Verfahren gefertigt wird, unabhängig von Lieferanten. Außerdem wird durch die Kombination von Fertigung und Einbau der Komponente insgesamt Prozesszeit eingespart, da kein zusätzlicher Einbauschritt nach dem Fertigungsschritt notwendig ist, wie dies bisher im Stand der Technik der Fall war. Vielmehr erfolgt ein Fertigen und Einbauen der Komponente gleichzeitig, da eine Fertigung der Komponente unmittelbar an dem Zielort erfolgt. Der Zielort ist insbesondere ein Einsatzort oder Verwendungsort der Komponente in oder an dem Fahrzeug.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Komponente in dem Fahrzeug funktionsintegriert ist. Die Funktionsintegration ist insbesondere ein Vorteil, der durch die additive oder schichtweise Fertigung mittels des 3D-Druckers erreicht wird. Somit können insbesondere Befestigungselemente wegfallen. Auch ist eine einbaubedingte Trennung von Komponenten, wie insbesondere zwei ein Bauteil umgebende Schalen einer Verkleidung, nicht notwendig. Für einen Benutzer ergibt sich somit das Bild, dass die Komponente auch bei komplexen Geometrien vollständig einstückig gefertigt ist. Dies führt einerseits zu einem hochwertigen Eindruck, mit dem die Komponente wahrgenommen wird, andererseits ist das Fertigen und Montieren der Komponente einfach und aufwandsarm ermöglicht. Insbesondere findet das Fertigen und Montieren der Komponente in demselben Schritt des additiven oder schichtweisen Fertigens der Komponente statt.
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Der 3D-Drucker wird vorteilhafterweise an einer Karosserie des Fahrzeugs angebracht. In einer Alternative wird der 3D-Drucker an einem vorgefertigten, insbesondere beweglichen, Bauteil des Fahrzeugs angebracht. Insbesondere ist ermöglicht, dass mehrere 3D-Drucker gleichzeitig an dem Fahrzeug angebracht werden, um gleichzeitig mehrere Komponenten des Fahrzeugs zu fertigen. Ebenso ist ermöglicht, dass der 3D-Drucker nacheinander an verschiedenen Bereichen des Fahrzeugs, insbesondere zunächst an einer Karosserie und anschließend an einem Bauteil, wie zuvor beschrieben, angebracht wird. Der 3D-Drucker ermöglicht aufgrund seiner Flexibilität das Fertigen unterschiedlicher Komponenten, wodurch mittels eines einzigen 3D-Druckers eine große Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten des Fahrzeugs gefertigt werden kann. Besonders vorteilhaft ermöglicht der 3D-Drucker, dass funktionsintegrierte Bauteile an herkömmlich gefertigten Bauteilen angeordnet werden. Auf diese Weise wird eine wirtschaftliche Herstellung von Bauteilen durch Kombination von additiven Fertigungsverfahren und klassischen Fertigungsverfahren erreicht. Besonders vorteilhaft erweist sich auch, dass für spezifische Komponenten die jeweiligen 3D-Drucker zur Verfügung stehen, um einen optimalen Betriebspunkt zu ermöglichen.
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Der 3D-Drucker ist somit bevorzugt entweder an der Karosserie oder an dem Bauteil befestigbar. Dazu ist vorgesehen, dass die Karosserie oder das Bauteil Zentrierelemente aufweisen, anhand derer eine vordefinierte Ausrichtung des 3D-Druckers erreicht werden kann. Somit ist sichergestellt, dass die Fertigung der Komponente stets eine gleichbleibende Qualität aufweist. Insbesondere ist somit erreicht, dass der 3D-Drucker relativ zu der Karosserie oder relativ zu dem Bauteil stets eine vordefinierte Ausrichtung aufweist, um somit die Komponente stets mit denselben Geometrien zu fertigen. Somit eignet sich das Verfahren insbesondere für eine Massenproduktion von einer Vielzahl von Komponenten in jeweils einem Fahrzeug. Das Verfahren kann somit Teil einer Fertigung eines Fahrzeugs sein.
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Bei den Zentrierelementen handelt es sich besonders vorteilhaft um Zentrierstifte und/oder Zentriernuten und/oder Zentrierbohrungen. Der 3D-Drucker weist bevorzugt komplementäre Elemente auf, um mit den Zentrierstiften und/oder Zentriernuten und/oder Zentrierbohrungen zusammenzuwirken. Auch sind andere Zentriergeometrien denkbar. Durch die Zentrierbohrungen und/oder Zentrierstifte und/oder Zentriernuten oder durch die sonstigen Zentriergeometrien ist insbesondere sichergestellt, dass der 3D-Drucker eine eindeutige Ausrichtung bezüglich des Fahrzeugs oder des Bauteils aufweist.
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Der 3D-Drucker wird vorteilhafterweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder reibschlüssig und/oder magnetisch mit dem Fahrzeug, insbesondere mit der Karosserie oder dem Bauteil, verbunden. Das Verbinden erfolgt reversibel. Somit ist der 3D-Drucker nach dem Fertigen der Komponente von dem Fahrzeug trennbar. Insbesondere erfolgt ein solches Trennen vollständig rückstandsfrei, sodass nach dem Entfernen des 3D-Druckers an dem Fahrzeug nicht mehr erkennbar ist, dass der 3D-Drucker befestigt war. Dadurch ist für einen Benutzer nicht ersichtlich, wie die Komponente des Fahrzeugs gefertigt wurde. Dies wiederum führt zu einem hochwertigen Eindruck der Komponente für den Benutzer.
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Die Komponente ist bevorzugt ein Lenkrad und/oder ein Schalthebel und/oder ein sonstiges Bedienelement des Fahrzeugs. Auf solche Bedienelemente hat der Benutzer unmittelbaren Einfluss, da er auf diese Bedienelemente einwirken muss, um das Fahrzeug bedienen, insbesondere steuern, zu können. Daher ist hier vorteilhafterweise eine Funktionsintegration vorhanden, um somit einen sowohl optisch als auch haptisch hochwertigen Eindruck bei dem Benutzer zu vermitteln. Gleichzeitig zum besagten hochwertigen Eindruck treten die oben genannten Vorteile der vereinfachten und verkürzten Fertigung der Komponente innerhalb des Fahrzeugs auf.
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Ebenso kann die Komponente vorteilhafterweise ein Verkleidungsbauteil und/oder ein Zierbauteil des Fahrzeugs umfassen. Solche Verkleidungsbauteile und/oder Zierbauteile können durch das additive oder schichtweise Fertigen komplexe Geometrien aufweisen, wobei gleichzeitig aufgrund der einstückigen Bauweise ein hochwertiger Eindruck bei dem Benutzer entsteht. Wiederum tritt besagter hochwertiger Eindruck zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Vorteilen der kurzen und aufwandsarmen Fertigung der Komponente innerhalb des Fahrzeugs auf.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung eines 3D-Druckers an einem Fahrzeug zum Fertigen einer Komponente des Fahrzeugs unmittelbar an einer vorgegebenen Zielposition an dem Fahrzeug. Der 3D-Drucker ist insbesondere ein mobiler 3D-Drucker. Außerdem ist der 3D-Drucker insbesondere ausgebildet, die Komponente schichtweise zu fertigen. Der 3D-Drucker wird zum Fertigen der Komponente unmittelbar an der vorgegebenen Zielposition an dem Fahrzeug befestigt. Das Befestigen erfolgt insbesondere reversibel, sodass nach dem Fertigen der Komponente der 3D-Drucker wieder entfernt werden kann. Die Verwendung des 3D-Druckers erlaubt somit eine einfache und kostengünstige Fertigung und Montage der Komponente, da die Schritte der Fertigung und der Montage in einem einzigen Prozessschritt zusammengefasst sind. Gleichzeitig kann mittels des 3D-Druckers eine Komponente funktionsintegriert in dem Fahrzeug angebracht werden. Außerdem kann eine Komponente auch bei komplexen Geometrien einstückig ausgebildet werden, was zu einem hochwertigen Eindruck bei einem Benutzer des Fahrzeugs, das die Komponente aufweist, führt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Figur. Es zeigt:
- 1 eine schematische Abbildung eines Fahrzeugs, an dem mittels eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Komponente gefertigt wird.
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1 zeigt schematisch eine Karosserie 4 eines Fahrzeugs 2 während der Fertigung des Fahrzeugs 2. Dabei ist vorgesehen, dass eine Komponente 1, insbesondere ein Lenkrad, an dem Fahrzeug 2 gefertigt werden soll. Dies geschieht mittels eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die zu fertigende Komponente 1 des Fahrzeugs 2 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Lenkrad. Das Lenkrad soll auf einem beweglichen Bauteil 5, das in diesem Ausführungsbeispiel eine Lenkradbasis ist, des Fahrzeugs 2 angebracht werden. Somit wird ein 3D-Drucker 3 auf die Lenkradbasis 5 aufgebracht. Mittels des 3D-Druckers 3 ist dann ein schichtweises Fertigen der Komponente 1, das heißt des Lenkrads, ermöglicht.
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Der 3D-Drucker 3 dient zum schichtweisen oder additiven Fertigen der Komponente 1. Dies bedeutet, dass mittels des 3D-Druckers 3 die Komponente 1 Schicht für Schicht auf dem Bauteil 5, insbesondere der Lenkradbasis, gefertigt wird. Die Komponente 1, das heißt das Lenkrad, wird somit an einem vorgesehenen Zielort innerhalb des Fahrzeugs 2 direkt gefertigt. Dies vermeidet das aus dem Stand der Technik übliche Zweischrittsystem, bei dem die Komponente 1 zunächst gefertigt würde und anschließend in das Fahrzeug 2 eingebaut werden müsste. Durch die Kombination der Schritte Fertigen und Einbauen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Gesamtfertigungsdauer, die benötigt wird um die Komponente 1, insbesondere das Lenkrad, schließlich in dem Fahrzeug 2 bereitzustellen, verkürzt. Gleichzeitig kann die Fertigung des Fahrzeugs 2 ohne Rücksicht auf mögliche Lieferengpässe jederzeit ausgeführt werden, da einerseits die Komponente 1 nicht bevorratet werden muss, andererseits das Vorhandensein der Komponente 1 nicht von Lieferanten abhängig ist. Somit kann die Fertigung des Fahrzeugs 2 sicher und zuverlässig erfolgen.
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Um den 3D-Drucker 3 an dem Bauteil 5, insbesondere an der Lenkradbasis, anzubringen, wird der 3D-Drucker 3 mit dem Bauteil 5, insbesondere der Lenkradbasis, kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder magnetisch verbunden. Besagtes Verbinden ist reversibel, sodass nach dem Fertigen der Komponente 1, insbesondere des Lenkrads, der 3D-Drucker 3 wieder von dem Fahrzeug 2 entfernt werden kann. In einer alternativen Ausgestaltung kann der 3D-Drucker 3 auch an die Karosserie 4 des Fahrzeugs 2 angebracht werden, insbesondere, um Verkleidungselemente an der Karosserie 4 zu fertigen.
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Das Verwenden des 3D-Druckers ermöglicht eine funktionsintegrierte Bereitstellung der Komponente 1 in dem Fahrzeug 2. Insbesondere werden keine zusätzlichen Montageelemente benötigt, um die Komponente 1 an dem Fahrzeug 2 zu befestigen. Vielmehr erfolgt das Befestigen der Komponente 1 an dem Fahrzeug 2 direkt durch das schichtweise oder additive Fertigen der Komponente 1 unmittelbar an dem Fahrzeug 2.
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Neben dem Lenkrad kann die Komponente 1 außerdem einen Schalthebel und/oder ein sonstiges Bedienelement des Fahrzeugs sein, auf das ein Benutzer des Fahrzeugs unmittelbar einwirken muss, um das Fahrzeug zu bedienen. Durch das additive oder schichtweise Fertigen der Komponente mittels des 3D-Druckers wird dazu sowohl ein haptisch als auch optisch hochwertiger Eindruck der Komponente vermittelt. Ebenso kann die Komponente 1 ein Verkleidungsbauteil und/oder ein Zierdebauteil des Fahrzeugs umfassen. Hier lassen sich insbesondere komplexe Geometrien einfach und aufwandsarm, besonders vorteilhaft funktionsintegriert, in dem Fahrzeug 2 bereitstellen.
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Somit ermöglicht das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung einerseits ein einfaches und aufwandsarmes Fertigen der Komponente 1, wobei gleichzeitig die Komponente 1 sowohl haptisch als auch optisch einen hochwertigen Eindruck vermittelt. Gleichzeitig kann die Komponente 1 komplexe Geometrien aufweisen. Insbesondere können mehrere 3D-Drucker 3 gleichzeitig an dem Fahrzeug 2 verwendet werden, um unterschiedliche Komponenten 1 zu fertigen. Dies führt zu einem beschleunigten Fertigungsverfahren des gesamten Fahrzeugs 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Komponente (Lenkrad)
- 2
- Fahrzeug
- 3
- 3D-Drucker
- 4
- Karosserie
- 5
- Bauteil (Lenkradbasis)
