Ersatzteilfertigung nach Muster

Ersatzteilfertigung nach Muster ist die Herstellung von Teilen nach einem vorhandenen physischen Stück, meist einem verschlissenen, gebrochenen oder dem einzigen erhaltenen Exemplar, wenn die Zeichnungen fehlen oder das Originalteil nicht mehr zu kaufen ist (auch Nachfertigung von Ersatzteilen, englisch replacement parts from a sample). Sie ist die häufigste praktische Anwendung des Reverse Engineering.

Am Anfang steht die Funktionsanalyse: Wo sitzt das Teil, was belastet es, womit arbeitet es zusammen und warum ist es ausgefallen? Danach wird die Geometrie ermittelt. Einfache Dreh- und prismatische Teile lassen sich mit Messschieber, Messschraube und Höhenmessgerät erfassen, Formteile werden 3D-gescannt, und genaue Funktionsmaße auf dem KMG überprüft. Ein gebrochenes Teil wird aus den Bruchstücken zusammengesetzt oder aus dem Gegenstück, der symmetrischen Seite oder den Nachbarteilen rekonstruiert.

Besondere Aufmerksamkeit verlangen genormte Elemente. Gewinde müssen einschließlich System und Steigung richtig bestimmt werden, denn etwa M8 und das Zollgewinde 5/16 UNC haben fast denselben Durchmesser, aber eine andere Steigung. Bei Zahnrädern werden Modul, Zähnezahl, Eingriffswinkel, Profilverschiebung und bei Schrägverzahnung auch der Schrägungswinkel bestimmt. Bei Lagersitzen und Passfedernuten werden die Maße aus den Normen abgeleitet, nicht aus dem Messwert.

Der Werkstoff wird anhand der Maschinendokumentation, einer Spektralanalyse der chemischen Zusammensetzung und einer Härtemessung bestimmt, die auch Hinweise auf die Wärmebehandlung gibt. Bei Kunststoffen hilft eine Laboranalyse (etwa Infrarotspektroskopie), oft wird aber ein bewährter technischer Kunststoff mit ähnlichen Eigenschaften gewählt. Ergebnis sind ein CAD-Modell und eine technische Zeichnung mit Toleranzen. Danach wird das Teil je nach Stückzahl und Belastung durch CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Gießen oder ein anderes Verfahren gefertigt.

Die Fertigung nach Muster ist sinnvoll, wenn der Maschinenhersteller nicht mehr existiert oder das Teil nicht mehr liefert, wenn das Originalteil unverhältnismäßig teuer ist oder eine lange Lieferzeit hat und die Maschine so lange stillsteht, oder wenn das Teil wiederholt versagt und bei dieser Gelegenheit verbessert werden soll, etwa durch einen besseren Werkstoff, einen verstärkten Querschnitt oder eine andere Wärmebehandlung. Typisch sind Zahnräder, Wellen, Buchsen, Rollen, Hebel, Halter, Kunststoffabdeckungen und Teile älterer Maschinen und Fahrzeuge.

Sie lohnt sich auch vorbeugend: Für kritische Maschinenteile ohne Dokumentation lassen sich Modell und Zeichnung vorbereiten, bevor das Teil bricht. Im Schadensfall wird dann nur noch gefertigt, und der Stillstand verkürzt sich.

Der teuerste Fehler ist, ein verschlissenes oder verformtes Teil originalgetreu zu kopieren. Funktionsflächen müssen anhand von Gegenstück und Funktion auf Nennmaß zurückgeführt und die Toleranzen neu festgelegt werden. Schicken Sie deshalb das Gegenstück mit oder zumindest die Maße der Anschlussteile und beschreiben Sie die Betriebsbedingungen: Last, Drehzahl, Temperatur, Umgebung und Schmierung.

Eine Formkopie in einem anderen Werkstoff oder ohne die richtige Wärmebehandlung kann viel früher versagen als das Original. Bei sicherheitsrelevanten Teilen (Hebezeuge und Druckgeräte, Bremsen, tragende Bauteile) genügt es nicht, die Form zu kopieren: Werkstoff und Tragfähigkeit müssen nachgewiesen werden, und es muss geklärt sein, wer für das Teil verantwortlich ist.

Klären Sie außerdem, ob Sie nur ein Einzelstück oder auch die Dokumentation für die wiederholte Fertigung brauchen und wem sie gehören soll. Ist das Originalteil noch durch ein Patent, ein Gebrauchsmuster oder ein eingetragenes Design geschützt, prüfen Sie, ob dem Nachbau nichts entgegensteht.