Die Kultur der Prototypenherstellung

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1 Die Kultur der Prototypenherstellung Die RP-Industrie weist eine Zuwachsrate von 50 Prozent pro Jahr auf. Viele Unternehmen machen aus der Prototypenherstellung eine Kultur, indem sie ihren Produktentwicklungszyklus mit Hilfe von RP-Technologien verkürzen. Ein Großteil der Automobilhersteller nimmt z.b. keine neue Motorkonstruktion mehr ohne Stereolithographie- Prototypen vor. Dadurch lassen sich nach Schätzungen im Vergleich zu konventionellen Methoden fast 5 Millionen Dollar pro Jahr einsparen. Fast täglich eröffnen interessante neue Anwendungsmöglichkeiten für diese Technologie und belegen, daß die Rapid Prototyping-Industrie ein boomender Markt ist. Die Unternehmen müssen sich fortwährend selbst neu herausfordern, damit sie ihre Stellung im Markt bewahren können. Bei der Erschließung neuer Anwendungen sollten diese agressiver vorangehen, damit sich der Preis der Technologie senkt und sie somit einer größeren Vielfalt von Kunden zugänglich wird sowie an Marktpräsenz gewinnt. 3D Systems, der Erfinder der Stereolithographie, hat sich zum Ziel gesetzt, die Anforderungen der Kunden voll und ganz zu erfüllen, indem man so weit wie möglich auf ihre Situation eingeht. Nichts ist unmöglich Lewis Mumford, ein amerikanischer Sozialphilosoph, brachte es auf den Punkt: "Ganz gleich, wie weit die moderne Wissenschaft und Technologie ihre eigenen Möglichkeiten verfehlt hat, sie hat der Menschheit immerhin eine Lektion beigebracht: nichts ist unmöglich." Arthur B. Sims, Chief Executive Officer von 3D Systems

2 formulierte es folgendermaßen: "Um erfolgreich zu sein, muß ein Unternehmen fortschrittlich und lösungsorientiert denken. Unsere Produkte müssen imstande sein, Lösungen für die reellen Anforderungen des Kunden zu bieten." Über die letzten zehn Jahre hat 3D Systems seine Stereolithographie-Anlagen kontinuierlich verbessert. Das Unternehmen, daß einen ganzen Industriezweig ins Leben rief, beginnt nun sein zweites Jahrzehnt mit einem Quantensprung im Hinblick auf Design und Leistung sowie bequeme und einfache Bedienung. Aber auch bei der Entwicklung von weiteren Grundlagentechnologien, die zur Verkürzung der Produktentstehungzyklen beitragen können, hat 3D Systems neue Wege beschritten. Werfen Sie doch einmal einen Blick in eine beliebige Stereolithographie-Anlage (SLA) von 3D Systems. Sie sehen der Zukunft ins Gesicht. Vielleicht in Form eines Motorblattes für ein Flugzeug, daß Passagiere in der halben Flugzeit eines heutigen Jumbo Jets über die Kontinente befördert. Oder es könnte das Gehäuse eines Taschencomputers sein, dessen Leistungskraft den neuesten Desktop PC übertrifft. Vielleicht auch ein Kniegelenk, daß einer körperlich behinderten Athletin die Möglichkeit gibt, schneller zu laufen, als sie es sich jemals vorstellen konnte. Was immer die Anwendung sein mag, Stereolithographie (SL) ist eine mächtige Technologie, die an den Fortschritten, die in den kommenden Jahren zu erwarten sind, einen erheblichen Anteil dazu beitragen wird. Industriezweige aller Art, von der Raumfahrt bis zur Medizin, werden SLAs einsetzen, um 2

3 Modelle von bisher nicht vorstellbaren Produkten für das 21. Jahrhundert zu erzeugen. Die neuen Systeme für das Rapid Prototyping and Manufacturing (RP&M) repräsentieren den neuesten Stand der Technik. Den Kern der SLA-Anlagen bildet ein Nd:YVO2 (Neodym Yttrium Vanadat) Festkörperlaser mit Dreifachfrequenz und Diodenpumpe. Mit einer über die gesamte Lebensdauer konstanten Laserleistung (mindestens 160 mw am Behälter) ist ein kontinuierlicher Einsatz mit höchster Zeichengeschwindigkeiten möglich. Allein mit dieser Maßnahme läßt sich eine Produktivitätssteigerung erreichen. Durch Umgruppierung der Optikkomponenten hat bis auf den Scanspiegeln alles in einer Laserbaugruppe vereinigt. Diese als Optolaser bezeichnete Baugruppe vereinfacht die Wartung vor Ort erheblich. Ein neuartiges Beschichtungssystem erhöht zudem die Produktivität. Mit dem Zephyr Beschichtungssystem entfällt das bei den bisher üblichen Beschichtungstechniken erforderliche tiefe Eintauchen des Bauteils. Das Kunstharz wird mit einem besonders konzipierten Beschichtungswischer auf die vorherige Schicht aufgetragen. Dadurch erreicht man ein Verkürzen der Beschichtungszeit. Das Zephyr Beschichtungssystem ermöglicht einen routinemäßigen Teilebau mit 0,05 mm, wodurch die Oberflächenbeschaffenheit, Präzision und allgemeine Bauteilqualität verbessert wird. Außerdem ist es mit dem Zephyr Beschichtungssystem einfacher, eingeschlossene Volumen ohne Modizifierung der Bauteile zu erzeugen - ein Aspekt, der die SLA-350 zum idealen Hilfsmittel für die Werkzeugherstellung macht. 3

4 Ein weiteres Leistungsmerkmal der SLA-350 ist ein neuartiger automatischer Behälter-Nachfüllmechanismus, der vom gesamten Kundenkreis im RP&M Bereich gefordert wurde. Der Kanister mit Cibatool(R) Kunstharz wird wie eine Tonerkassette in die SLA-350 eingeschoben. Der Rest erfolgt automatisch und der Materialbehälter wird vor Beginn jedes neuen Bauvorgangs durch Schwerkraftzuführung vom Nachfüllmechanismus neu aufgefüllt. Die SLA-350 ist ursprünglich von der bereits vorhandenen, für die SLA-500 entwickelten Technologie abgeleitet und bietet auch weiterhin die Genauigkeit und Zuverlässigkeit, die der SLA-Produktfamilie eine Spitzenstellung in der Industrie verschafft hat. Um die Anforderungen der Anwender zu erfüllen, ist die SLA-350 mit Baustations-Software für einen Intel Pentium(R) Prozessor und WindowsNTTM lieferbar, die aufgrund ihrer grafischen Orientierung leichter zu verwenden ist. Erstmalig können auch Dateien zwecks Datenbankverwaltung und Informationsüberwachung problemlos an andere Microsoft(R) Programme, einschließlich Microsoft Access(R), exportiert werden. Und, genau wie die SLA-250 und SLA-500, kann die SLA-350 im mannlosen Betrieb gefahren werden. Nach der Programmierung erfolgt der gesamte Bauvorgang vollautomatisch. Wie alle anderen SLAs unterstützt das Modell SLA-350 die QuickCastTM Bauführung zum Einsatz beim Schalenfeinguß. Hierdurch ist der Anwender in der Lage, den Weg von der Mustererzeugung bis zum Metallteil rasch, wirtschaftlich und problemlos zurückzulegen. Mit neuen Technologien und Leistungsmerkmalen, sowie praktischer Bedienung und Produktivität wird sich die SLA- 350/10 in kurzer Zeit als die RP&M Maschine etablieren. 4

5 Das Flaggschiff Bei Raumfahrtunternehmen, Automobilherstellern und Servicebetrieben werden die Anlagen vom Typ SLA-500 bereits vielfach zur Herstellung lebensgroßer Modelle für Motorblöcke, Krümmer, Raketengehäuse und Elektronikkonsolen eingesetzt. Mit der Einführung der SLA-500/40 können diese Betriebe jetzt ihre Produktivität im Vergleich zur SLA-500/30 um 37 Prozent erhöhen. Die Leistungsfähigkeit der SLA-500 hat sich in Betrieben, die eine kurze Umschlagzeit, einen hohen Teiledurchsatz und große, genaue Bauteile oder Prototypen erfordern, kontinuierlich durchgesetzt. Alle Anlagen des Typs SLA-500 von 3D Systems sind mit einem Argon-Ionenlaser, OrionTM Bildverarbeitungstechnik (einem Scanspiegelsystem auf Vektorbasis mit digitaler Signalverarbeitung), und Dioden- Lasernivellierung ausgestattet. Im Lieferumfang der neuen SLA-500/40 ist zudem das Zyphyr Beschichtungssystem und ein Hochleistungs-Argon-Ionenlaser enthalten, der eine doppelt so hohe Leistung am Materialbehälter bietet wie der derzeit standardmäßig gelieferte Laser der SLA-500/30. Natürlich sind wir bei 3D Systems auch weiterhin bemüht, die Investition unserer Kunden zu schützen, indem wir für die bestehenden SLA-500-Anlagen Aufrüstungskits zur Umrüstung vor Ort anbieten. Die aktuelle Baustations-Software für einen mit WindowsNT arbeitenden Intel Pentium Prozessor ist ebenfalls für alle Anlagen des Typs SLA-500 lieferbar. Die Seriennummer spielt dabei keine Rolle. 5

6 Führend im Preisleistungsverhältnis In Industriebereichen wie Elektronik, Computertechnik, Medizin, Verbrauchsgüter und Fertigung kleinerer Raumfahrt- und Automobilteile, wo Bauteile mit herausragender Detailausführung erforderlich sind, ist die SLA-250 die Ideallösung. Für viele Hersteller, die mit einer Reihe unterschiedlicher Teilegeometrien und Größen arbeiten, bietet die im Preisleistungsverhältnis als führend geltende Serie SLA- 250 auch eine ausgezeichnete Anlage, mit der Einsteiger ihre Anforderungen erfüllen können. Bei 3D Systems sind wir stolz auf die Tatsache, daß wir Systeme konstruieren, die eine Integration neuer Technologien nach Bedarf ermöglichen und auf diese Weise jenen Kunden Schutz gewähren, die Anlagen einer früheren Seriennummer erworben haben. Derzeit arbeiten wir an einer Möglichkeit, das Zephyr Beschichtungssystem als Aufrüstoption in bestehende Systeme des Typs SLA-250 einzubauen. Exklusive Kunstharze für SLA-Systeme Beeinflußt wird die Leistung aller SLAs durch die Qualität der Kunstharze bzw. Photopolymere, die in der Anlage verwendet werden. Da 3D Systems die Erzeugung qualitativ hochwertiger Bauteile auf allen SLAs gewährleisten möchte, haben wir mit Ciba, dem in Basel in der Schweiz ansässigen Chemie- Großkonzern, eine Interessengemeinschaft gebildet. Bei Ciba werden unter dem Markennamen CIBATOOL Acrylat- und Epoxidkunstharze exklusiv für die SLA-Produktserie von 3D 6

7 Systems hergestellt. Beim Einsatz in Verbindung mit den Prozeßführungen QuickCast oder ACESTM (Akronym für "Accurate Clear Epoxy Solid" - genaues, klares Epoxidteil) wurden mit CIBATOOL Epoxidharzen bereits neue Maßstäbe für die hochgenaue Bauteile geschaffen, die mit einer Rapid Prototyping Methode erzielbar sind. Zu den bestehenden Polymeren der Formulierung SL 5170 und SL 5180, die in der SLA-250 bzw. SLA-500 verwendet werden, kommt nun ein neues CIBATOOL Kunstharz, SL 5190 für die SLA-350. Das Harz wird in Kunststoffbehältern von ca. 9,5 Litern Fassungsvermögen geliefert, die direkt in die SLA-350 eingesetzt werden und dort als eine Komponente des automatischen Nachfüllmechanismus eingesetzt werden. Um die Entwicklung neuer und anpassungsfähigerer Photopolymere für SLAs zu erleichtern, wird Ciba in Kürze ein neues Labor im Großraum Los Angeles eröffnen, das nur wenige Kilometer von der Hauptniederlassung von 3D Systems entfernt liegt. Während der letzten zehn Jahre hat 3D Systems mit rapide zunehmender Anzahl an RP&M Anwendungen neuen Boden erschlossen. Aus der Einführung der SLA-350, fortlaufenden Verbesserungen der Serien SLA-250 und SLA-500 und den gemeinsamen Bestrebungen mit Ciba in der Entwicklung flexiblerer Photopolymere läßt sich mit Sicherheit folgendes Erkennen: 3D Systems wird auch bis weit ins 21. Jahrhundert hinein seine Position als Weltführer im Bereich RP&M behaupten - und somit den Generationen von morgen ein neues Gesicht verleihen. 7