3D-Druck Prototypen – auf in die Zukunft

„Nichts ist unmöglich“ – das scheint das Motto im Bereich 3D-Druck Prototypen zu sein, blickt man auf die schier unendlichen Möglichkeiten dieser neuartigen Technologie. Was jahrzehntelang als unverrückbar galt, wird nun Stück für Stück revidiert. Neue Herangehensweisen beim Rapid Prototyping beispielsweise ermöglichen es, schnell und unkompliziert Modelle zu formen. Zudem bieten zahlreiche Materialien die Chance, das bestmögliche Ergebnis zu erzielen: Metall (zum Beispiel Aluminium) als eher robusten Werkstoff oder Kunststoff, um elastischere Körper zu kreieren.  

Generell muss und sollte man seit dem Vormarsch des 3D-Druck, um den größten Mehrwert zu schaffen, umdenken: Denn eine neue Art der Fertigung bringt natürlich auch einige Veränderungen mit sichModelle können völlig neu konstruiert werden und Formen, die vorher schlicht nicht herzustellen waren, werden auf einmal möglich gemacht. Selbstverständlich können auch traditionelle Bauteile in ungeahnter Geschwindigkeit und kosteneffizient aufgebaut werdenDabei immer den Überblick über die einzelnen Verfahren und Materialien zu behalten, ist nicht ganz so leicht. Aber mit uns an Ihrer Seite ist das kein Problem.  

Wir von TROVUS TECH sind absolute Experten im Bereich 3D-Druck. Vor allem fokussieren wir dabei den MetallDruck mit Aluminium. Aber auch bei anderen Verfahren stehen wir Ihnen mit Rat und Tat zur Seite. Service und eine zuverlässige, transparente Beratung stehen bei uns ganz weit oben. Bei Fragen können Sie gerne Kontakt zu uns aufnehmen und sich von unserem Knowhow überzeugen.  

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Rapid Prototyping am Beispiel des Sauggreifers

Wie oben bereits erwähnt, ist ein Bereich im 3D-Druck das Rapid Prototyping. Dabei werden schnell und vor allem kostengünstig Prototypen gewisser Bauteile erstellt, die dann sofort auf deren Eignung getestet werden können. Um dieses Vorgehen und die daraus resultierenden Chancen zu demonstrieren, haben wir einen herkömmlichen Sauggreifer unter die Lupe genommen und diesen mittels 3D-Druck in einen Innovationsgreifer verwandelt. Hier wollten wir besonders die verschiedenen Aspekte des Leichtbaus aufzeigen und unseren Hauptbereich, den Alu-Druck, vorstellen. Schon hier zeigt sich ein großer Vorteil der additiven Fertigung: Stellt man an einem Prototyp einen Mangel fest, ändert man nur die Programmierung der Druck-Datei und der Fehler ist behoben. Bei der herkömmlichen Fertigung müsste zeitaufwändig eine neue Form oder sogar ein neues Werkzeug erstellt werden, um das veränderte Modell zu erhalten.  

Schritt 1: IST-Situation der Modelle analysieren

Zu Beginn haben wir uns den Sauggreifer genau angeschaut und Schritt für Schritt überlegt, wie wir welches Bauteil durch 3D-Druck verbessern können. Dazu muss man natürlich die einzelnen Anforderungen an das jeweilige Modul und dessen Funktion kennen. In unserem Fall sollte der Greifer grundsätzlich einer Maschine Bauteile entnehmen und diese auf ein Förderband ablegen. Dabei bewegt zum einen der Linearmotor den Greifer mit sehr hoher Geschwindigkeit vor und zurück. Zum anderen hebt und senk ein Harmonic-Drive Motor den Kopf. Unser Ziel war es, die Trägerstruktur und die Greiferbauteile bei unveränderter mechanischer Belastbarkeit vor allem durch 3D-Druck Aluminium zu optimieren.  

Schritt 2: Optimierung einzelner Elemente durch die 3D-Technologie

Nachdem der grobe Plan stand, widmeten wir uns dem einzelnen Bauteil: dem Motorträger, der Strebe, der Wippe, dem Greiferfinger und dem Oberarm. Diese Prototypen wurden alle neu konzipiert und auf den 3D-Druck übertragen. Überschüssiges Material, das bei der herkömmlichen Fertigung unabdingbar ist, konnten wir einfach weglassen. Das führte zu enormen Einsparungen in Sachen Gewicht und Ressourcen. Grob überschlagen konnten wir so jedes Bauteil mindestens um 50 % der ursprünglichen Masse reduzieren. Leitungen und Ventile für das Pneumatik-System konnten wir dank der additiven Fertigung direkt in die Greiferfinger integrieren. Dadurch konnte zum einen der Bauraum verkleinert werdenZum anderen werden mit der Integration der Unterdruckschläuche Schäden durch externe Einflüsse, wie zum Beispiel Abriss, vorgebeugt. Die Strebe haben wir innen hohl gestaltet, da diese nahezu keine Last trägt. Kurz zum Vergleich: Hohlräume wären in der traditionellen Fertigung nicht möglich gewesen. Auch die Wippe konnten wir entscheidend verändern, indem wir Verstrebungen für die Stabilität eingefügt haben, anstatt die Kräfteverteilung über die Dicke des Materials zu regulieren. Damit haben wir wieder einiges an Ressourcen eingespart und den 3D-Druck optimal genutzt.  

Schritt 3: Auswahl des richtigen Verfahrens und damit der Materialien

Zum Schluss bestimmten wir noch für jedes Bauteil die beste Drucktechnik. Da unser Hauptaugenmerk auf dem 3D-Druck Aluminium liegt, haben wir uns hierfür entschieden. Außerdem ist dies im Bereich Metall ein besonders leichtes Ausgangsmaterial, was unserem Ziel nur zugutekam. Da wir aber auch andere Druckverfahren anbieten und präsentieren wollten, fertigten wir den Oberarm, genauer gesagt das Gehäuse für die Pneumatikmodule, mittels Kunststoff-3D-Druck, also FDM (Fused Deposition Modeling). Der größte Vorteil hierbei ist die Durchsichtigkeit des Materials, wodurch man alle Komponenten immer im Blick hat. Tritt eine Störung des Innovationsgreifers auf, kann man die Fenster problemlos entfernen und sofort mit der Reparatur beginnen. Die Produktionslinie wird wesentlich kürzer angehalten und kann auch schneller wieder weiterproduzieren. 

Fazit Innovationsgreifer – Prototypen nach Maß

Alles in allem war unser Modell ein voller Erfolg in Sachen Ressourcen- und damit Kosteneinsparung. Wir konnten damit sehr deutlich zeigen, welches Potenzial beim 3D-DruckVerfahren vorhanden ist und wie vielseitig die Einsatzmöglichkeiten in diesem Bereich vor allem bei Prototypen sind. Und es ist definitiv noch Luft nach oben: Viele Industriewerkzeuge werden mit der sechs- bis zehnfachen Sicherheit konstruiert. Das bedeutet, dass viele Bauteile von Grund auf schon deutlich zu massiv gebaut werden. Deswegen sollte man bei der Bauteiloptimierung auch immer im Hinterkopf behalten, wofür genau das Werkzeug produziert wird und ob es überhaupt die Last tragen muss, die das herkömmliche Modell trägt. Natürlich besitzt auch unser Innovationsgreifer aktuell diesen herkömmlichen Sicherheitsspielraum. Wir wollen lediglich auf das große Potenzial hinweisen, welches noch in der Bauteiloptimierung mittels 3D-Druck steckt. 

Der 3D-Druck ist eben nicht (nur) dafür da, einfach vorhandene Bauteile zu scannen und schnell zu reproduzieren, sondern dafür, diese im Sinne der Ökonomie und auch Ökologie neu zu denken und zu gestalten.  

Wenn Sie Interesse am Rapid Prototyping haben und wissen wollen, ob Ihre Modelle auch dafür in Frage kommen, nehmen Sie einfach Kontakt zu unserem Service auf.  

Verschiedene 3D-Druck-Verfahren für Prototypen und wichtige Begriffe kurz erklärt

DM  Fused Deposition Modeling  

Bei diesem 3D-DruckVerfahren wird das Modell schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff oder Metall aufgebaut. Der Vorteil beim FDM liegt in der größten Bandbreite an Materialien. Von Spritzguss ABS, über Carbon bis hin zu PETG sind dem Prototyping keine Grenzen gesetzt.  

SLS  Selektives Lasersintern  

Das SLSVerfahren ist ein additives Fertigungsverfahren, um räumliche Strukturen durch Sintern mit einem Laser aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff herzustellen. Sintern ist ein Verfahren, bei dem feinkörnige, keramische oder metallische Stoffe (manchmal unter Druck) erhitzt werden. Dabei bleibt die Temperatur jedoch unter der Schmelztemperatur der Hauptkomponente, um deren Form nicht zu verändern. Die Prototypen im Selektiven Lasersintern (SLSwerden optisch sehr schön, da häufig Nylonverbindungen verwendet werden.  

SLA  Stereolithografie  

Bei dem SLAVerfahren härtet eine Flüssigkeit durch UV-Strahlung aus. Meist werden hier Harze verwendet, die man je nach Anforderungen mit verschiedenen Pulverzusätzen ergänzen kann. So können den Materialien bestimmte Eigenschaften hinzugefügt werden. Das Modell wird sehr transparent und kann sogar als Scheibe (zum Beispiel für ein Gehäuse) verwendet werden.  

PolyjetVerfahren 

Dieses PolyjetVerfahren wird auch Multi-Jet Modeling genannt und ist dem Bereich Rapid Prototyping zugeordnet. Hierbei wird ein Modell durch einen Druckkopf mit mehreren linear aneinandergereihten Düsen, schichtweise aufgebaut. Die Bauteile können dabei eingefärbt werden. Zudem können Materialeigenschaften verändert werden (z.B. härter, flexibler). Sollten Sie Fragen zu den verschiedenen Verfahren haben, nehmen Sie gerne Kontakt zu unserem Service auf.  

Kontakt: TROVUS TECH – Service-Experten an Ihrer Seite für mehr als nur Prototypen

Wir sind Spezialisten auf dem Gebiet 3D-Druck. Hauptsächlich bieten wir im Bereich Metall Aluminiumdruck an, fertigen aber auch Bauteile aus Kunststoff mittels FDMVerfahren. Sie haben Interesse an unserer Dienstleistung oder benötigen fachlichen Rat zum Rapid Prototyping, Selektivem Lasersintern oder Polyjet? Dann zögern Sie nicht und nehmen Sie Kontakt zu uns auf. Wir beraten Sie gerne zu Ihren Möglichkeiten und entscheiden dann gemeinsam, welches Verfahren das richtige für Ihren Bedarf ist. Lassen Sie sich von unserem 3D-Druck Prototypen, dem Innovationsgreifer, inspirieren und denken Sie auf eine neue Art und Weise.  

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