Additive Manufacturing goes Public Trends im 3D-Druck

Transkript

1 Trends im 3D-Druck 11. Deutscher Wirtschaftsingenieurtag (DeWit) 2011 Medienraum im Airport Bremen Dr. Ingo Uckelmann Bremen, den 16. November 2011 Miteinander zum Erfolg

2 Agenda 1.0 Vorstellung BEGO-Gruppe 2.0 BEGO Medical Produktion von Zahnersatz 3.0 Continuous Additive Manufacturing (CAM) 4.0 Zukunft des Additive Manufacturing 16. Nov S. 2

3 1.0 Was wir tun - Wir leisten einen Beitrag für das Wohlbefinden des Menschen - Wir sind zuverlässiger Partner für Zahnärzte und Zahntechniker in der prozessorientierten Anfertigung von Zahnersatz 16. Nov S. 3

4 1.1 Die BEGO Gruppe BEGO Medical e-manufacturing; CAD/CAM-System bestehend aus Scanner, Software und Produktion von Zahnersatz BEGO Implant Systems F&E, Produktion und Verkauf von Implantatsystemen BEGO Dental F&E, Produktion und Verkauf von Geräten Material Legierungen Training Center academia dental 16. Nov S. 4

5 1.2 Von Bremen in die ganze Welt In über 100 Ländern steht der Name BEGO für hochentwickelte und qualitativ hochwertige Produkte in der Dentalindustrie. 16. Nov S. 5

6 2.0 BEGO Medical Produktion Die gläserne Fabrik 16. Nov S. 6

7 2.1 BEGO Medical Produktion 1.1 Die CAD/CAM BEGO Gruppe Prozesskette Patient Zahnarzt Zahntechnisches Labor Zahnarzt Patient inlay/onlay Käppchen/ Kronen Präparation (neg. model) Meistermodell traditioneller Prozess Gießen mit verlorenen Formen Verblenden Einsetzen inlay/onlay Käppchen/ Kronen Brücken Brücken Abutments Abutments CAD Labor BEGO Medical Scannen des Meistermodells Konstruktion Zahnersatz CIM Center Bremen Laser Schmelzen (SLM) Fräsen (HSC) Kobalt- Chrom Edelmetalle Gold- Platin Nichtedelmetalle Zirkondioxid 16. Nov S. 7

8 2.2 BEGO Medical Produktion Eingesetzte Fertigungsverfahren und Produkte Hochgeschwindigkeitsfräsen (HSC) BeCe CAD Zirkon + BeCe CAD Zirkon XH BeCe Temp Wirobond MI+ BEGO Titan Grade 4/5 Stereolithografie (SLA) Diverse Kunststoffe Einsatz im CAD Cast Verfahren Selektives-Laser-Schmelzen (SLM) Wirobond C+ 16. Nov S. 8

9 2.3 BEGO Medical Produktion Impressionen aus der Gläsernen Fabrik 16. Nov S. 9

10 2.4 BEGO Medical Produktion Impressionen aus der Gläsernen Fabrik 16. Nov S. 10

11 2.5 BEGO Medical Produktion Impressionen aus der Gläsernen Fabrik 16. Nov S. 11

12 2.8 BEGO Medical Maschinenpark bis 10/ Nov S. 12

13 2.9 BEGO Medical Produktion Zusammenfassung Seit 2001 am Markt Die Fertigung von Zahnersatz per Additive Manufacturing ist am Markt etabliert BEGO Medical hat die längste zahntechnische Erfahrung mit AM BEGO Medical hat im ersten Halbjahr 2011 die ste Einheit gefertigt Die Reklamationsquote ist kleiner als ein Promille für AM Produkte Seit 2007 über 50 Prozent Wachstum pro Jahr (Einheiten/Jahr) Wachstum H1/2010 zu H1/2011 um mehr als 35 Prozent (Einheiten/Jahr) Starkes Wachstum, auch in Zukunft BEGO ist in aller Munde 16. Nov S. 13

14 3.0 Continuous Additive Manufacturing (CAM) Aufgabe: Steigerung der Produktivität Additive Manufacturing (AM) aus Sicht der Produktion Nachteile: Quelle: Wikipedia.de 1) Rüsten der Maschine diskontinuierliche Fertigung (Batch) 2) Fertigungszeit eines Produkts entspricht der des Batches (~ 18 Std.) 3) Alle Produkte gleichzeitig fertig diskontinuierliche Postprozesse nicht optimale Auslastung Personal & Maschinen 4) Größe der Produkte ist auf die Größe des Bauraums beschränkt 16. Nov S. 14

15 3.1 Continuous Additive Manufacturing (CAM) Bekannte Lösungsansätze Es wurden verschiedene Konzepte umgesetzt: Zwei Baukammern: Austauschbare Baukammern: Eine große Baukammer: Zwei Laser: TrumaForm LF 130/250 (TRUMPF) M3 linear (Concept Laser) VX4000 (Voxeljet) EOSINT P 760 (EOS) Aus BEGO Sicht löst keines der genannten Konzepte gleichzeitig die Aufgaben der hohen Rüstzeiten, der hohen Fertigungszeiten, der Beschränkung auf den Bauraum der aktuellen Anlagen oder der diskontinuierlichen Postprozesse. 16. Nov S. 15

16 3.2 Continuous Additive Manufacturing (CAM) Neuer Lösungsansatz EP A1: Substratplatten (10) auf einem Endlosförderband (20), auf die Pulver mit dem Winkel α (51) aufgetragen wird. Danach wird das Material mit dem Laser (40) selektiv zu Produkten (60) ausgehärtet. Breite der Substratplatte Winkel Alpha ist kleiner als Schüttwinkel Pulver 16. Nov S. 16

17 3.3 Continuous Additive Manufacturing (CAM) Vorteil reduzierte Fertigungszeit Zahnersatz Fertigungszeit [h] Aktueller Arbeitspunkt EOSINT M270/M280 Brücken: Reduktion der Fertigungszeit bis zu 50 % Kronen: Reduktion der Fertigungszeit bis zu 80 % mm 10 mm Breite Substrat- Platte Winkel Alpha [ ] 80 mm Substratplatte Brücken bis 14 Glieder 10 mm Substratplatte Einzelkronen 16. Nov S. 17

18 3.4 Technische Analogie aus der Vergangenheit Stiftplotter als Vorläufer des Tintenstrahldruckers Stiftplotter an der TH Aachen, 1970 Tintenstrahldrucker HP Designjet 4000PS Quelle: Quelle: Zitat: Stiftplotter finden nur noch selten Anwendung. Sie sind durch Laser- oder Tintenstrahldrucker entsprechender Größe abgelöst worden [ ] Quelle: Nov S. 18

19 3.5 Continuous Additive Manufacturing (CAM) Zusammenfassung Zurzeit wird aktiv an vielen neuen Applikationsfelder für AM geforscht Materialgruppen : Keramik, Metall, Kunststoff und Gläser Applikationsfelder: Medizin und Medizintechnik, Urformtechnik (Voxeljet), Small Office, Home Office (SOHO) und Job Shops Systemimmanente Vorteile des CAM-Prozesses Kontinuierliche Fertigung, dadurch keine Rüstzeiten Bessere Auslastung der Prä- und Postprozesse Kann mit den bekannten Konzepten kombiniert werden, vgl. 3.1 CAM ist der kommende evolutionäre Schritt für das Additive Manufacturing Neuer Markt: potentiell endlos lange Produkte Neuer Markt: geringer Materialverbrauch nachhaltige Massenfertigung Prinzip für nahezu alle Schichtverfahren möglich, z.b. Sintern und Schmelzen: Metalle, Keramik und Kunststoffe 3D-Drucken und Fused Deposition Modeling (FDM) 16. Nov S. 19

20 4.0 Zukunft des Additive Manufacturing 3D-Druck goes Public - Voraussetzung Grundlegende europäische Patente im Bereich des AM sind ausgelaufen Selektives Laser Sintern, University of Texas, EP B1, ausgelaufen am 15. Oktober 2007 Fused Deposition Modeling (FDM), Stratasys, EP B1, ausgelaufen am 25. Oktober D-Druck, Massachusetts Institute of Technologie (MIT), EP B1, ausgelaufen am 6. Dezember 2010 Das hat potentiell zwei Konsequenzen für den AM Markt: Es ist im Bereich der additiven Fertigung mit sinkenden Preisen und einer größeren Vielfalt an Anlagen und Anbietern zu rechnen. Beispiel Generika in der Arzneimittelindustrie Stiftung Warentest hat in einer Untersuchung im September 2004 festgestellt, dass die Preise für generische Medikamente teilweise nur ein Drittel des Originalpräparates betragen. Quelle: Nov S. 20

21 4.1 Zukunft des Additive Manufacturing 3D-Druck goes Public Erste Anwendungen Cupcake CNC der Firma Makerbot Additive Serienfertigung möglich 4 Achsen In naher Zukunft ist der 3D-Drucker für zu Hause MakerBot TV Season 1, Episode 7: Pimp My Bike Nov S. 21

22 4.2 Zukunft des Additive Manufacturing 3D-Druck goes Public Ausblick 2020 Jeder zehnte Haushalt besitzt einen 3D-Drucker für Kunststoff und Backwaren: 3D Familienfotos auszudrucken Modellflugzeuge selbst zu bauen Avatare aus World of Warcraft oder Figuren für Brettspiele auszudrucken Statt Baumarkt: Ersatzteile im Haushalt herzustellen Teile der Inneneinrichtung selbst zu fertigen, z.b. Lampen Kekse und Kuchen mit bisher ungeahnter Geometrie Produkte aus Metall und Keramik werden in 3D-Shops angeboten ähnlich den heutigen Foto-Shops, um z.b. Ersatzteile für Oldtimer zu bekommen Die selbst kreierte Kaffeetasse oder Schlüsselanhänger zu verschenken Individuellen Schmuck Wirklichkeit werden zu lassen Die Manschettenknöpfe mit dem Familienwappen zu kopieren Tür- und Klingelschilder mit Wappen selber gestalten Der Phantasie sind keine Grenzen gesetzt 16. Nov S. 22

23 Dr.-Ing., MBA Ingo Uckelmann Leiter Forschung & Entwicklung BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh. Herbst GmbH & Co. KG Technologiepark Universität Wilhelm-Herbst-Str. 1, Bremen Tel: Fax: Nov S. 23