Kleinserienproduktion für Serienanlauf mit Hilfe von Prototypenbauer

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Viktor Acker
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1 Kleinserienproduktion für Serienanlauf mit Hilfe von Prototypenbauer Redakteur: Karl-Ullrich Höltkemeier Immer kürzere Entwicklungszeiten, bei dennoch verbesserter Produktqualität, das stellt sich auch im Segment der Medizintechnik nicht anders dar: Um dabei erfolgreich bestehen zu können, müssen Neuentwicklungen entweder effizienter, kostengünstiger, kleiner, leichter, attraktiver intelligenter und energieeffizienter sein als bereits vorhandene, Prototypenbauer wie schneider Prototyping können hier helfen. Mit dem Dentalscanner Lava Scan ST steht neueste Scanner-Technologie für das Gerüstdesign zur Verfügung. (Bild: 3M ESPE Dental) Immer kürzere Entwicklungszeiten, Produktionskosten-Einsparung bei dennoch verbesserter Produktqualität diesen Anforderungen müssen Hersteller heute branchenweit gerecht werden. Das stellt sich auch im Segment der Medizintechnik nicht anders dar: Um im weltweit wachsenden Medizintechnikmarkt erfolgreich bestehen zu können, müssen Neuentwicklungen entweder effizienter, kostengünstiger, kleiner, leichter, attraktiver intelligenter und energieeffizienter sein als bereits vorhandene - oder neue Perspektiven in der Diagnostik, Therapie und Theranostik bieten.

erfolgreich bestehen zu können, müssen Neuentwicklungen entweder effizienter, kostengünstiger, kleiner, leichter, attraktiver intelligenter und energieeffizienter sein als bereits vorhandene,

2 Hilfe von Prototypenbauer Hinzu kommt, dass oftmals bei Neuentwicklungen die Zeit drängt. In der Planungsphase einer Neuentwicklung werden daher Modelle benötigt, mit denen die Eigenschaften zukünftiger Produkte schnell überprüft und Konstruktions- und Designfehler frühzeitig korrigiert werden können. Mit modernen Verfahren werden von Prototypenbauer Computer-Designdaten direkt in reale dreidimensionale Modelle umgesetzt und verkürzen damit wesentlich den Entwicklungsprozess. Ein Prototypenbauer ist die Firma Schneider Prototyping. Seit und somit einer der ältesten Marktführer im Prototypenbau - fertigt man im deutschen Stammwerk in Bad Kreuznach mit derzeit rund 80 Mitarbeitern hauptsächlich für die Automobil-, aber auch die Medizintechnik-Industrie. Neuentwicklung für die Dentalpraxis Unter dem Motto Produkte und Lösungen für Ihre Erfolg bietet die Firma 3M ESPE Dental seit mehr als 40 Jahren klinische Erfahrung und Produkte zur Entwicklung von Abformmaterialien und Geräten. Anfang des neuen Jahrtausends wurde von 3M ein neuartiges CAD-System entwickelt, das digitale Modellerfassung und passendes Gerüstdesign direkt im Zahnarzt-Labor ermöglicht: Der Lava Scan ST. Dieser Scanner ist Bestandteil des Lava CAD/CAM Systems, das aus einem Scanner, einer Fräseinheit, einem Sinterofen besteht. Bei der Scanner-Einheit handelt es sich einen berührungsloses, optisches 3D- Gerät, dessen Arbeitsprinzip auf Streifenprojektion in Verbindung mit Triangulationsmethoden basiert. Ein Streifenmuster wird auf die Oberfläche des Modells projiziert und von einer Videokamera aufgenommen. Um die gesamte Oberfläche darzustellen, werden weitere Ansichten hinzugefügt und kombiniert. Dadurch wird eine hohe Datendichte mit großer Genauigkeit erreicht.

werden können. Mit modernen Verfahren werden von Prototypenbauer Computer-Designdaten direkt in reale dreidimensionale Modelle umgesetzt und verkürzen damit wesentlich den Entwicklungsprozess.

3 Der Scanner Nachdem die technische Entwicklung des Scanners bei 3M inhouse abgeschlossen war, wurde das Designbüro oco-design in Münster mit dem Produktdesign des Gerätes beauftragt. Denn, neben der Funktionalität und Technik sind für ein neues Gerät natürlich auch die optische und emotionale Qualität und gekonntes Design für den späteren Markterfolg nicht unwesentlich. Technik, Innenleben und Elektronik und Zusammenbau wurden von der Firma Steinbichler Optotechnik in Neubeuern betreut. Steinbichler ist ein weltweit führender Anbieter von optischer Mess- und Sensortechnik, wie sie bei zahlreichen namhaften Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen eingesetzt wird. Das Design und die Technik stimmten, nun benötigte man für den Serienanlauf des neuen Scanners erste Gehäuseteile und so fragte die Firma oco-design bei Schneider Prototyping in Bad Kreuznach an. Besonderes Vertrauen hatte man, da Schneider Prototyping einer der wenigen Prototypenhersteller ist, der Metall- und Kunststoff-Prototypen gleichermaßen fertigt und auch den Geräte-Gehäuse-Zusammenbau anbietet. Die Kleinserie Die Nachfrage bei einer Neuentwicklung ist im Vorfeld oftmals nur schwer vorhersehbar. Erste Prognosen gingen von ca. 300 Geräten aus, also einer Kleinserie. Bei einer solch kleinen Auflage rechnet sich selten die Investition in ein aufwändiges Spritzguss- oder Druckguss-Serienwerkzeug. Daher machte es Sinn, den Fertigungsauftrag an einen Kleinserienhersteller zu vergeben. Durch die jahrelange Erfahrung im Prototypenbau verfügt Schneider Prototyping über das Know-how, die Möglichkeiten und die Flexibilität, schnell und qualitativ hochwertig Prototypen und Kleinserien in nahezu allen Größen, in Kunststoff und Metall zu fertigen. Zur Anwendung kommen ausschließlich erprobte und validierte Verfahren und Werkstoffe.

Technik, Innenleben und Elektronik und Zusammenbau wurden von der Firma Steinbichler Optotechnik in Neubeuern betreut.

4 Auf Kundenwunsch, bei denen eine kleine, meist exklusive Auflage die Kosten für ein aufwändiges Serienwerkzeug nicht rechtfertigt, wurde die Produktion von Kleinserien erfolgreich ins Programm bei Schneider Prototyping aufgenommen. In den ersten Projektbesprechungen konnte Schneider noch eine kostensparende Idee einbringen: Das ursprünglich geplante, voll aus Alu bestehende, Gerätegehäuse wurde dahingehend modifiziert, als dass nun die Geräte- Innenteile aus Aluguss im Sandguss-Verfahren und die Gehäuse-Außenschale aus einem PU-Harz im RIM-Verfahren gefertigt wurde. Durch den engen Dialog der Entwicklungsabteilung des Kunden und der Projektleitung bei Schneider konnte somit bereits während der Vorentwicklungsphase die Konstruktion verbessert und überarbeitet und Produktions- und Teilekosten reduziert werden. 2005, nach der erfolgreichen Entwicklung und Erstbemusterung wurde Schneider Prototyping dann mit der Kleinserien-Produktion auf Abruf beauftragt. Für alle sehr erfreulich: Der 3D-Scanner wurde ein voller Erfolg, aus den ursprünglich 300 geplanten Geräten wurden nun bereits 1200 Stück und ein Produktionsende ist noch lange nicht absehbar. Zu den eingesetzten Verfahren: Beim Niederdruck-Spritzgießen, auch als RIM-Verfahren (Reaction Injection Moulding) bekannt, wird eine feste Form mittels einer entsprechenden Dosieranlage unter einem Druck von ca. 2 bis 4 bar mit einem Polyurethan gefüllt. Die Polymerisation erfolgt direkt im Werkzeug. Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass man keine Gießmaschine benötigt, deshalb ist die Größe der herstellbaren Teile nicht beschränkt Besonders hervorzuheben sind die hohen Werkzeug-Standzeiten von einigen hundert Teilen und die gute Oberflächenbeschaffenheit der Teile. Gerade bei dieser Formtechnik ergibt sich ein hervorragendes Preis-Leistungsverhältnis, welches vergleichbaren Formkonzepten oft deutlich überlegen ist. Stückzahlen von mehr als 100 Stück können sehr schnell im RIM-Verfahren gefertigt werden, daher eignet sich dieses Verfahren insbesondere für die Herstellung von Kleinserien.

In den ersten Projektbesprechungen konnte Schneider noch eine kostensparende Idee einbringen: Das ursprünglich geplante, voll aus Alu bestehende, Gerätegehäuse wurde dahingehend modifiziert, als dass

5 Sandguss-Verfahren:Generell ist Gießen der kürzeste Weg vom flüssigen Metall zum fast fertigen Teil. Die Parameter, die bis zur Entstehung eines guten Gussstückes ineinander greifen, sind äußerst vielschichtig und komplex. Die Wahl des richtigen Gießverfahrens resultiert z. Bsp. aus den Ansprüchen an die mechanischen Eigenschaften des Gussteils, aber auch Seriengröße oder Komplexität des Gussteiles. Das Sandgussverfahren eignet sich vorwiegend für Prototypen und Kleinserien. Die Formen werden ausgehend von 3D-Rohteildaten unter Zuhilfenahme von Prototypen-Urmodelle mit einer dem Schwindmaß entsprechenden Skalierung hergestellt. Mit Hilfe des Urmodells werden die Werkzeuge gefertigt, die durch mehrfaches Teilen und/oder dem Einsatz von Kernen auch komplexe Geometrien darstellen können. Dieses Verfahren gehört zur Gruppe der Gussverfahren der Verlorenen Form. Das bedeutet, dass jede Gussform nur ein einziges Mal verwendet werden kann. Nach dem Gießvorgang wird das Gussstück aus seiner Sandform befreit, indem die vergossene Form zerstört wird. rticles/302077/?icmp=aut-artikel-firmen

aus den Ansprüchen an die mechanischen Eigenschaften des Gussteils, aber auch Seriengröße oder Komplexität des Gussteiles. Das Sandgussverfahren eignet sich vorwiegend für Prototypen und Kleinserien.

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