ZEITSCHRIFT FÜR ADDITIVE FERTIGUNG

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1 D: Euro 14,80 A: Euro 14,80 CH: SFr 26,00 ZEITSCHRIFT FÜR ADDITIVE FERTIGUNG Kreativeres Uhrendesign per Laser Cusing RAPID TECHNOLOGY Berührungssensitives CAD Seite 12 RAPID PRODUCT DEVELOPMENT Geräte für die Medizin Seite 21 RAPID PROTOTYPING Didaktische 3D-Modelle Seite 24 RAPID MANUFACTURING Komplexe Al/Mg-Teile Seite 36

2 COMPUTER KUNSTSTOFFE TECHNIK WIRTSCHAFT Firmenadresse Vorname Firma Branche Abteilung Straße / Postfach Land / PLZ / Ort Datum / Unterschrift Produktentwicklung beschleunigen. Entwicklungsingenieure und Konstruk - teure stehen oft unter großem Druck: Neue Produkte sollen kosten günstig und schnell entwickelt und zur Ferti - gungsreife gebracht werden. Wie Sie dieses Ziel erreichen können, zeigt Ihnen dieses Buch. Der Schlüssel zu einer effizienteren Pro - duktentwicklung liegt im Konzept einer durchgängig digitalen Vorgehensweise. Beim Digital Prototyping wird genau das konsequent umgesetzt. Von der Ideenfindung und Konzeption über die Entwicklung, Konstruktion und Simu lation bis hin zur Fertigung entsteht das Produkt zunächst am Rechner. Ände rungen, Fehlerbeseitigung und Privatanschrift Name Position Unternehmensgröße: über Beschäftigte Optimierung werden am digitalen Prototypen noch vor Eintritt in die Serienfertigung vorgenommen. Dadurch lassen sich kürzere Innovations - zyklen und Kosteneinsparungen erzielen. Mit diesem Buch erhalten Sie einen anschaulichen und praxisnahen Überblick über aktuelle Technologien und Anwendungen, ergänzt durch Erfahrungen von Anwendern, zahlreiche Beispiele und Praxistipps. Grieb, Digital Prototyping 288 Seiten 39,90 Weitere Informationen finden Sie auch im Internet unter FW Fax-Hotline: +49/89/ Ja, hiermit bestelle ich 14 Tage zur Ansicht und gegen Rechnung: Digital Prototyping ISBN ,90 zzgl. Versandkosten Bitte informieren Sie mich per über folgende Gebiete: Wirtschaft/Management Qualitätsmanagement Kunststofftechnik Metallbearbeitung Konstruktion Computer Oder einfach direkt online anmelden unter Carl Hanser Verlag Kolbergerstraße München Tel.: +49/89/ Fax: +49/89/ direkt@hanser.de

3 EDITORIAL EINBLICK Wie sich groteskes Denken rapide ändern kann Das waren noch Zeiten!? Als sich so manches Unternehmen vor zu viel Humankapital (das Unwort im Jahre 2004) eine höhere Entlassungsproduktivität (Unwort anno 2005) verordnete. Entweder empfahl man älteren oder gar betriebsratsverseuchten (Unwort 2009) Mitarbeitern die nicht börsennotierte Ich-AG (Unwort 2002), oder aber sie wurden per staatlichen Segen in die Frühverrentung (noch kein Unwort) outgesourct (könnte Unwort werden), was die Rentnerschwemme (Unwort 1996) verstärkte. Damals war diese praktizierte Vorgehensweise des Mitarbeiterabbaus alternativlos (Unwort 2010). Ganz anders heute! Viele Unternehmen haben eingesehen, dass diese Personalpraxis einen Kollateralschaden (Unwort 1999) verursachte und zukünftig zu einem noch größeren wird. Grund: Erfahrenes Fachpersonal wird knapp. Folge: Bewerbungen gehen nun bei den Bewerbern ein. Die Firmen müssen ihre Personalstrategie den knapper werdenden Fachkräften anpassen. Laut VDI mangelt es im Land an knapp Ingenieuren, auch der Verband Bitkom beklagt über fehlende IT-Spezialisten. Abhilfe soll nun das Rapid Prototyping bringen. Damit könnte man bessere didaktische Lernmodelle schaffen und so die Jugend mehr für Technik begeistern. Na hoffentlich wird dem auch so, wie in einem Beitrag hier ausführlich beschrieben! Richard Fachtan, Chefredakteur

4 4 rapidx INHALT Prototypen aus Magnesium oder Aluminium Mit Schichtbau- und Gussmethoden lassen sich teure Korrekturen im Entwicklungsprozess vermeiden und neue Produkte schneller auf den Markt bringen. TITELSTORY 01/ Im Gegensatz zum Guss erlaubt das Metall-Laser-Schmelzverfahren nicht nur eine schnellere Herstellung. Es ermöglicht auch dichtere Oberflächen und zudem bislang nicht darstellbare Geometrien. Damit werden durch kreatives Design nicht nur die Uhr an sich, sondern auch die Uhrenelemente zu wahren Schmuckstücken. Inhalt 01/11 Das Technikverständnis besser fördern Ob Architektur, Naturwissenschaft oder Technik per Rapid Prototyping gedruckte didaktische Modelle helfen, komplizierte Sachverhalte an Hochschulen greifbar und damit begreifbarer zu machen Rapider zum Medizinprodukt Teile für medizinische Geräte und orthopädische Lösungen schnell, präzise und kostengünstig mit dem 3D-Drucker fertigen. Mit mehr Fingerspitzengefühl Ein berührungssensitives CAD/CAM-System kann mit innovativer Technik den Designprozess revolutionieren und ermöglicht es, individuelle Produkte und Kunstwerke zu erschaffen.

5 rapidx INHALT 5 Bilder: Franz Haas, Ivivi/Montvale, Simon 3D-Reproduktionen, Formkon, Omega RAPIDX IMAGE 10 Neo-Stradivari Neue Interpretation einer klassischen Geige RAPID TECHNOLOGY 12 Mit Fingerspitzengefühl Berührungssensitives CAD/CAM-System RAPID PRODUCT DEVELOPMENT 16 Antike als süße Verführung Schokoladenminiaturen von altertümlichen Skulpturen 18 In Rekordzeit zur Kleinserie Bedieneinheit für elektrische Jalousien 21 Entwicklung enorm verkürzt Prototypen für medizinische Geräte RAPID PROTOTYPING 24 Didaktischer mit 3D-Modellen Begreifbare Vermittlung technischer Inhalte 28 Eigener 3D-Drucker überflüssig Druckerservice für Kleinfirmen und Privatpersonen 30 Vollendete Formgebung 3D-Druck für cool designte Prototypen RAPID MANUFACTURING 32 Gestaltungsfreiheit pur Laserschmelz-Verfahren für exklusive Uhren 36 Produkte schneller im Markt Komplexe Al-/Mg-Prototypen ohne Formenbau 38 Worauf es ankommt Geeignete Verfahren und optimaler Werkstoff 40 Den Gesamtprozess im Griff Spezielle Software für das RM-Verfahren RAPID TOOLING 44 Der Funke springt über Laser Cusing für Spritzgießwerkzeuge 46 Neues Temperierkonzept Werkzeugeinsätze mit neuer Kühltechnik STANDARDS 3 Editorial 6 Branche 48 Innovationen 49 Inserenten & Firmen 50 Vorschau & Impressum Automatisch praktisch gut! Sie suchen ein kompaktes Nachschlagewerk, das Ihnen einen fundierten Über - blick über die wichtigsten Themen der Automatisierungstechnik gibt? Dieser übersichtliche Wissensspeicher für alle automatisierungstechnischen Fragen frischt altes Wissen schnell auf und gibt Antworten auf Ihre Problemstellungen im Arbeitsalltag. Neben klassischen Wissensgebieten werden auch Berührungspunkte mit der Informationstechnik vorgestellt: PC-basierte Steuerungen, Feldbusse, Robotik und KI-Systeme, komponentenbasierte Programmierung und Simulation. Die zweite Auflage wurde dem aktuellen Stand der Technik angepasst. Das Buch wendet sich an Ingenieure und Techniker sowie Studenten. Langmann Taschenbuch der Automatisierung 2., neu bearbeitete Auflage ISBN ,90 Weitere Informationen und Bestellmöglichkeit im Internet unter

6 6 rapidx BRANCHE TOMOGRAFIE UND RP IN DER TIERMEDIZIN Nagerzähne genau vermessen Eine originelle Verwendung erfuhr der beim Dienstleister TPW Rowo in Neuss installierte Tomograf. Der Tierarzt Dr. med. vet. Stefan Gabriel in Meschede erlebte in seiner Praxis immer wieder schlecht fressende, als Haustiere gehaltene Kaninchen. Die Ursache ist immer wieder die gleiche: Die Zähne von Nagern wachsen ein Leben lang nach. Und werden zu lang, wenn diese nicht ständig durch artgerechtes Grünfutter abgenutzt werden. Dr. Stefan Gabriel hatte die Idee, einen Nagerschädel als Anschauungsmuster einscannen zu lassen, um die Tierhalter auf die Problematik hinzuweisen, und wandte sich an den CAD/CAM-Dienstleister Antonius Köster GmbH. Dieser wiederum nahm Kontakt auf zu TPW Rowo, das seit Oktober 2008 über den größten bei einem Dienstleister frei zugänglichen Tomografen verfügen. Tomografen sind in der Medizin seit Langem bekannt, jedoch sind medizinische Tomografen auf geringe Strahlenbelastung ausgelegt und bieten nicht die nötige Detailvielfalt für diese Aufgabe. Mit diesem Gerät gelang schließlich eine vollständige, anschauliche Abbildung eines Nagerkopfes. Ein CT kann selbst solche Stellen originalgetreu abbilden, die mit herkömmlichen Methoden nicht zu erreichen sind, zum Beispiel das Innere des Kanichenschädelknochens. Das Gerät kann auch kleinste Objekte mit einem Volumen von weniger als 1 µm 3 erfassen und erkennbar darstellen. Dies funktioniert bei Werkstücken aus Kunststoff, Keramik, Aluminium oder Stahl und eben auch bei Nagerknochen. Präzisionswerkstoff: Neue Harze von Huntsman Advanced Materials ermöglichen die Produktion von Teilen mit sehr hoher Genauigkeit auf Maschinen des Herstellers. Bild: Huntsman Makabere Sache: Dieser entsprechend nach Tomografie- Daten per Rapid Prototyping nachmodellierte Nagetierschädel zeigt anatomische Details. Bild: TPW Rowo STEREOLITHOGRAFIE IN DER KUNST Original aus Bronze nachgeahmt Additive Produktionsverfahren finden erst seit kurzer Zeit, jetzt aber zunehmend Aufmerksamkeit in der Welt der Bildenden Künste. Dies gilt auch für die Somos-Kunstharze für Stereolithografie, die unlängst das Luxusdesignhaus In&d mit Sitz in Paris verwendet hat. In&d nutzte das feste, steife Allzweck-Kunstharz Water Shed von DSM Somos, um eine Reihe einzigartiger Kunstobjekte für renommierte Kunden zu kreieren. Eines dieser Projekte ist die Skulptur Eternal Love des polnischen Künstlers Wojtek Siudmak. Um seine Skulptur in einer Wanderausstellung rund um die Welt reisen lassen zu können, hat er sie mittels Stereolithografie und unter Anwendung von Somos Watershed nachbilden lassen. So konnte das gegenüber dem Original aus Bronze leichtere Kunstobjekt anhand der Ausstellung weltweit Gelder für ein Friedensprojekt sammeln, ohne bei atmosphärisch unterschiedlichen Bedingungen Schaden zu nehmen. Perfekte Kopie: Per Stereolithografie wurde eine genaue Kopie der Bronze-Statue angefertigt. Bild: DSM Somos NEUE HARZE FÜR ARALDITE DIGITALIS Vielseitig und genau Eine Serie neuer, patentgeschützter Polymer-Harze für die Rapid-Manufacturing- Maschine Araldite Digitalis hat Huntsman Advanced Materials vorgestellt. Mit den neuen Harzen sollen sich Teile gleichermaßen kosteneffizient, mit hoher Produktionsgeschwindigkeit und mit einem neuen Niveau an Genauigkeit produzieren lassen. Zudem sollen die Harze eine sehr hohe Widerstandsfähigkeit der damit hergestellten Bauteile erzielen. Die Harze wurden für eine Vielzahl von Endproduktanforderungen entwickelt. In der Entwicklung von Huntsman befinden sich in dieser Serie schwarze, transparente und hautfarbene Harze.

7 rapidx BRANCHE 7 Übergröße: XXL-Bauraum mit 4 x 2 x 1 Meter. Bild: Voxeljet INNOVATIONEN FÖRDERN Neue Fortbildungsakademie Ein Innovationsgepräch führte Rampf Gießharze mitte Januar 2011 mit Gästen von der FH Bern sowie von Bayer Material Science durch.»man muss viele Frösche küssen, um einen Prinzen zu finden«, erläuterte Dr. Klaus Schamel als Geschäftsführer der Rampf Gießharze eine gängige Innovationsstrategie. Der Mittelstand könne sich jedoch eine Strategie nicht leisten, in der von vielen Ideen nur wenige als erfolgversprechend umgesetzt werden. Erst im Jahr 2008 habe Rampf Gießharze eine breit angelegte Innovationsoffensive gestartet.»in Bereichen, in denen wir gut sind, wollen wir stetig besser werden, um uns von der Masse abzuheben«, formulierte Klaus Schamel als Ziel. Vor drei Jahren machte der 54-Jährige Innovation zur Querschnittsaufgabe und alle Mitarbeiter zu Innovatoren. Ein wichtiges Instrument dafür ist die neu gegründete Rampf Academy. Das Weiterbildungsprogramm wird in Zukunft von der Hochschule Bern zertifiziert und verbindet chemisches Fachwissen (bei Rampf) mit den Management- und Innovationsmanagement-Fragestellungen (an der FH Bern).»Innovation ist keine Frage von Größe, Relevanz, Rasanz. Kleine, leise Innovationen fallen laufend an, man muss sie beobachten können«, so vor allem die Überzeugung von Prof. Dr. Frank E.P. Dievernich von der Fachhochschule Bern. Einfallsreich: Rampf gründet eine Akademie als Basis für neue Innovationen mit Gießharzen und mehr. Bild: Rampf SANDFORMEN IN ÜBERGRÖSSE Für Formen bis vier Meter Länge Sein Leistungsspektrum auf sehr große Sandformen baut Voxeljet Technology in Friedberg bei Augsburg aus. Europas größtes Dienstleistungszentrum für die Auftragsfertigung von Formen und Modellen für den Metallguss kann jetzt Formen mit einem Volumen von acht Kubikmetern bauen.»die Herstellung von Formen in den Dimensionen 4 x 2 x 1 Meter ist weltweit einmalig«, erklärt Geschäftsführer Dr. Ingo Ederer. Bei dem Voxeljet-Verfahren werden ausgehend von 3D-CAD-Daten die Formen werkzeuglos und vollautomatisch im Schichtbauverfahren generiert. Der aufwendige und teure Umweg über die sonst notwendige Formeinrichtung entfällt. Die dafür verwendete Maschine arbeitet im Vergleich zu den kleineren 3D-Druckern mit einer über 300 Prozent höheren Baugeschwindigkeit bei gleicher Auflösung und Präzision. Das riesige Baufeld ermöglicht das Herstellen extrem großer Einzelformen, aber auch das gleichzeitige Anfertigen diverser kleinerer Formen.»Auf dem Baufeld der neuen Maschine lassen sich Kleinserien besonders schnell und wirtschaftlich generieren«, erläutert Dr. Ingo Ederer.

8 8 rapidx BRANCHE STANDARDISIERTE ENTWICKLUNG MIT PLM-SOFTWARE Schneller zum Luxuswagen per NX Die Entwicklung seiner Sportwagen will Aston Martin weltweit mithilfe der NX-Software für CAD, CAM und CAE von Siemens PLM durchführen. Ebenso verwaltet das Unternehmen seine Produkt- und Prozessdaten zukünftig mithilfe der Teamcenter-Software vom gleichen Hersteller. Aston Martin hat seine umfangreiche Auswertung der PLM-Technologie vor zwei Jahren begonnen. Der Wechsel von der aktuell genutzten Technik zu NX und Teamcenter soll das Unternehmen dabei unterstützen, einige der besten Sportwagen der Welt zu bauen. Erst vor einigen Monaten hatte Daimler auf NX standardisiert und mit dieser Entscheidung für Aufsehen in der Fahrzeug- und der PLM-Branche gesorgt. Reverse Engineering und schnelle Produktentwicklung: Die umfassende Dienstleistung von Sturm beginnt bereits mit dem Einscannen von dreidimensionalen Objekten und dem Generieren von 3D-Daten. Bild: Sturm Schnellere und umfassende Entwicklung: Die begehrten wie teuren Sportwagen von Aston Martin werden zukünftig mit der Siemens-Software NX und Teamcenter entworfen und produziert. Bild: Aston Martin ENTWICKLUNGSDIENSTLEISTUNG Reverse-Engineering Mit innovativen Methoden und Technologien neue und zugleich qualitativ hochwertige Produkte für Kunden entwickeln will das Unternehmen Sturm Engineering & Marketing in Duisburg. Die Firma wurde 2009 als Spin-off aus der Universität Duisburg-Essen gegründet und unterstützt Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen parallel bei der Entwicklung und Vermarktung neuer Produkte angefangen bei der Produktidee, über die technische Entwicklung bis zum Einführen des fertigen Produkts in den Markt und darüber hinaus. Damit diese Lösungen effizient umgesetzt werden können, hat sich Sturm auf 3D-Technologien spezialisiert, da 3D-CAD-Daten heutzutage das Rückgrat erfolgreicher Produktentwicklung bilden. Zu diesen 3D-Technologien gehört auch das 3D-Scanning. In der Praxis ist es häufig notwendig, physische Objekte oder Bauteile zu vermessen und in CAD zu überführen. Auch zum Zwecke der Reparatur oder der Restaurierung muß man oft Geometrien von dreidimensionalen Objekten erfassen. Sturm betrachtet das Reverse Engineering jedoch auch aus einer marktorientierten Perspektive und bietet seinen Kunden zum Beispiel passgenaue Zulieferteile für bereits am Markt existierende Produkte. Ersatzteile oder Substitutionsprodukte produziert das Unternehmen flexibel auf Kundenwunsch. Werkzeugformen werden ohne die Notwendigkeit eines Gussabdrucks angefertigt. Dies soll nicht nur neue Perspektiven am Markt eröffnen, sondern auch eine nachhaltigere Geschäftsstrategie ermöglichen.

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11 RAPID TECHNOLOGY 11 Bild: EOS - Electro Optical Systems NEO-STRADIVARI Was der italienische Geigenbaumeister Antonio Giacomo Stradivari aus Holz und Lack im ersten Viertel des 18. Jahrhunderts gebaut hat, zählt zu den besten Musikinstrumenten. Nun hat EOS die klassische Geige neu interpretiert und zeigt, wie man Design und Bau per Lasersintern spielerisch realisieren kann, ohne die Klassik oder gar eine Stradivari ersetzen zu wollen. Die Geige wurde auf der Lasersintermaschine Eosint P800 aus dem hochtemperaturbeständigen Kunststoff EOS Peek HP3 gefertigt. Der Werkstoff wird wegen seiner Materialeigenschaften in der Luft- und Raumfahrt, der Medizin und im Motorsport eingesetzt. Eine Musikerin spielte die Geige übrigens live auf der Euromold 2010.

12 12 RAPID TECHNOLOGY Mit Fingerspitzengefühl Ein berührungssensitives CAD/CAM-System macht es nun möglich. Mit innovativer Technologie werden jetzt Daten beinahe fühlbar das kann den Designprozess in vielen Branchen revolutionieren. Schnellere, exaktere, effizientere und produktivere Designprozesse sind die Spezialität von Sensable Technologies. Das Unternehmen (aus Wilmington im US-Bundesstaat Massachusetts) kombiniert mit voxelbasierter 3D-Modelling-Software und Force-Feedback-Geräten zwei Schlüsseltechnologien zu integrierten berührungssensitiven CAD/CAM-Lösungen, die ein weites Spektrum faszinierender neuer Möglichkeiten im Produktdesign und darüber hinaus eröffnen. Komplexe organische Formen lassen sich schneller, einfacher und präziser modellieren mit der von Sensable entwickelten Softwaretechnologie. Diese basiert auf Voxeln (volumetrischen Pixeln). Auf Basis des Volumenmodells lassen sich Entwürfe mit vollkommener kreativer Freiheit bis ins kleinste Detail ausarbeiten. Die Eingabegeräte von Sensable verwenden integriertes Force Feedback, zu Deutsch Kraft-Rückmeldung auf die Interaktion mit Vorgängen auf dem Bildschirm reagieren sie mit Bewegung oder Widerstand. Bei der Arbeit an virtuellen 3D-Modellen gibt ein 3D-Stift eine haptische, reale Rückmeldung. So wird die Bildschirmdarstellung erfühlbar, und völlig neue Arbeitsweisen werden Realität. Der Entwurf von komplexen anatomischen Designs wird so zum Kinderspiel: Wie ein Klumpen Modelliermasse wird die Freiform digital bearbeitet intuitiv, flexibel, schnell, mit einem realistischen Look & Feel. Das Ergebnis ist ein frei skalierbares Modell, das als Basis für weitere Produkte und passgenaue Verpackungen verwendet werden kann. Im Handumdrehen lässt es sich in Produktionsdaten für die rechnergestützte Fertigung übersetzen, um Prototypen zu fräsen oder Guss- und Presswerkzeuge für das Endprodukt zu erstellen. Die dazu erforderlichen fertigungstechnischen Funktionalitäten sind in der Software integriert. Besonders in Einsatzbereichen, die stark von manueller Arbeit geprägt waren oder es nach wie vor sind, bietet die Sensable-Technologie Bild: Sensable

13 RAPID TECHNOLOGY 13 Bilder: Sensable Einsatzfall Spielzeugdesign: Mit der Sensable-Technologie und der Softwarelösung Freeform entwickelte die Designagentur Designworks den Charakter einer Figur. Einsatzfall Dentallabor: Mit einem berührungssensitiven CAD/CAM-System, bestehend aus Workstation, 3D-Stift und Software (linkes Bild), wird hier das Design einer Teilprothese mit dem Restaurationssystem Intellifit von Sensable intuitiv ausgearbeitet. Die physische Teilprothese aus Metall erhält der Dentaltechniker per Rapid Prototyping. völlig neue Möglichkeiten. So stellen beispielsweise Dentallabors ihre manuellen Design- und Produktionsprozesse in zunehmendem Maß auf rechnergestützte Verfahren um und eliminieren damit zeitraubende Handarbeit. Mit dem digitalen Restaurationssystem Intellifit hat Sensable ein optimales Werkzeug für diesen Anwenderkreis entwickelt: das erste und einzige berührungssensitive CAD/CAM-System, mit dem sich feste und bewegliche Zahnrestaurationen virtuell modellieren und automatisiert produzieren lassen. Die konfigurierbare Software bietet eine Vielzahl an Restaurationstypen und Materialien, mit denen Labors jeder Größenordnung flexibel und wirtschaftlich auf jede Anforderung reagieren können. Ein entscheidender Wettbewerbsvorteil ist dabei die konsistente Präzision. Und da die intuitive Software spielend einfach zu bedienen ist, bietet sie massive Erleichterung bei der

14 14 RAPID TECHNOLOGY Einsatzfall Medizin: Mit dem Sensable-System und dem berührungssensitiven OP-Simulator neuartige Operationsmethoden erproben und chirurgische Verfahren simulieren. Umstellung von traditionellen Arbeitsweisen auf den digitalen Workflow. Bob Steingart, Präsident von Sensable Dental, sieht das Erfolgsgeheimnis in der Kombination der zwei genannten Schlüsseltechnologien in diesem Bereich.»Bereits vor fast 20 Jahren war Sensable Vorreiter im Bereich Force Feedback. Vor drei Jahren haben wir diese Kompetenz mit unserer voxelgestützten 3D-Modelliersoftware kombiniert und Intellifit entwickelt, das Zahntechnikern zu einem enormen Zugewinn an Produktivität verhilft. Unser Hauptaugenmerk bei der Entwicklung liegt weiterhin darauf, unseren Kunden größtmögliche Auswahl und Flexibilität für einheitliche, perfekt passende Arbeitsergebnisse zu ermöglichen.«bei der Aufbereitung von Entwürfen für die Fertigung spielen die Lösungen von Sensable eine weitere Stärke aus. Voxel-Modelle aus den Sensable-Softwarelösungen Freeform und Claytools können für die Weiterverarbeitung direkt in die marktüblichen CAD/CAM-Systeme übernommen werden. So lassen sich damit CAD- Modelle erschaffen oder 3D-Scans modifizieren, insbesondere bei der Ausarbeitung von detaillierten anatomischen Formen, um sie dann direkt ins Rapid Prototyping oder an computergestützte Produktionssysteme zu übergeben.»die Tools, mit denen wir unsere Entwürfe für die Fertigung aufbereiten, sind so schnell, dass wir unseren Zeitaufwand für das Anlegen von Hinterschneidungen um 75 Prozent reduzieren konnten«, sagt Nick Whitmore. Er arbeitet als Digital Sculptor für Designworks, eine weltweite Designagentur mit Niederlassungen in Großbritannien, Hongkong und Australien. Beim Spielzeugdesign setzt er vom Entwurf bis zum Endprodukt auf Freeform.»Wir gestalten unsere Modelle und senden dann die Daten direkt an die Hersteller, die daraus ihre Werkzeuge erstellen und das Endprodukt produzieren ein unglaublicher Effizienzvorteil.«Bereits heute sind Sensable-Systeme überall dort gefragt, wo komplexe Freiformgebilde kreativ zu entwickeln und effizient zu produzieren sind ob als Einzelstück oder in Massenfertigung. Dazu gehören so unterschiedliche Bereiche wie Spielzeugdesign und Lebensmittel, Münzen, Verpackungen, Schuhe, Prothetik und Robotik. Darüber hinaus werden aber auch sehr filigrane Bild: GMV

15 RAPID TECHNOLOGY 15 Bilder Simon 3D-Reproduktionen, Koziol und I-PDD Anwendungen wie der Entwurf von Texturen im Materialdesign für den Automobilbereich durch voxelbasiertes 3D-Modellieren wesentlich vereinfacht. Besonders im medizinischen Sektor stoßen die faszinierenden Möglichkeiten der Technologie auf reges Interesse. Neben den branchenspezifischen Tools für die Zahnmedizin sind hier individuell auf den Kundenbedarf abgestimmte Lösungen gefragt, die in anspruchsvollen Bereichen wie Gesichtsrekonstruktion, Gelenkprothetik und Operationsplanung zum Einsatz kommen. Unternehmen wie zum Beispiel GMV Healthcare nutzen Sensable-Systeme, um neuartige Operationsmethoden zu erproben und chirurgische Verfahren für Trainingszwecke zu simulieren. Mit zwei haptischen Geräten der Phantom- Serie macht GMV die Schwierigkeiten arthroskopischer Eingriffe realitätsgetreu erfahr- und erspürbar. Eine Arthroskopie ist eine minimalinvasive operative Eröffnung eines Gelenkes unter Einsatz eines Endoskops (auch Arthroskop genannt).»wir setzen haptische Geräte und Software von Sensable in unserem arthroskopischen Simulator Insight Arthro VR ein und wir erzielen extrem realistische Ergebnisse«, bestätigt Almudena Sánchez, Leiterin Marketing und Business Development bei GMV Healthcare.»Chirurgen nutzen die Simulation, um knie- und schulterchirurgische Eingriffe zu trainieren. Dabei können sie ihre virtuelle Arbeit sehr realitätsnah fühlen und aus ihren Fehlern lernen. Wir sind Einsatzfall Produktdesign: Die digital mit dem Sensable-System kreierten Verästelungen dieser Schale bilden einen ästhetischen Gebrauchsgegenstand. Einsatzfall Kunst: Mit einem Sensable-System modelliert Oliver Simon digitale Skulpturen und andere Kunstwerke von hoher Ausdruckskraft. Auf Basis des Volumenmodells kann er Entwürfe mit vollkommener kreativer Freiheit bis ins kleinste Detail ausarbeiten. stolz darauf, mit dieser Technologie zu einer sichereren medizinischen Versorgung beizutragen.«über 9000 Sensable-Systeme sind weltweit in den unterschiedlichsten Branchen im Einsatz. Dennoch wurde erst ein Bruchteil des Marktpotenzials ausgeschöpft. Sensable setzt deshalb auf die Forschungsund Entwicklungsarbeit, die dem Unternehmen bereits 44 Patente eingebracht hat. Das Ziel: CAD/CAM mit Fingerspitzengefühl und virtuelle Arbeitstechniken für jede erdenkliche Anforderung zu ermöglichen. Markus Slivovsky Artikel unter RX KONTAKTINFO Sensable Technologies, Inc. Tel

16 16 RAPID PRODUCT DEVELOPMENT Antike als süße Verführung Die antike Skulptur der Athena des Myron einmal anders interpretiert. Sie bezeugt heutzutage, wie man davon mit additiven Methoden ein Modell, die Gussform und Schokoladenminiaturen für Genießer herstellt. Im Jahr 2009 feierte die Liebieghaus Skulpturensammlung in Frankfurt am Main ihr hundertjähriges Bestehen. Aus diesem Anlass bot das angesehene Museum und Kunstgalerie, das viele klassische Kunstwerke beherbergt, seinen Besuchern die Möglichkeit, Schokoladenminiaturen der Athena des Myron, eines der bekanntesten Werke der Sammlung, käuflich zu erwerben. Die Kopie der antiken Skulptur wurde per Scanner hochdetailliert erfasst und schichtweise über generative Verfahren mit dem Proto-Composite-Harz Nano Tool von DSM Somos erstellt. Das Unternehmen DSM Somos ist ein weltweit führender Materiallieferant für additive Produktionsverfahren. Die Firma bietet Kunstharze für die Stereolithografie (STL), aus denen, ausgehend von digitalen Datensätzen, dreidimensionale Modelle und Prototypen herstellbar sind. Diese Materialien weisen eine unterschiedliche Palette von qualitativen Eigenschaften auf, wie beispielsweise Transparenz und erhöhte Feuchtigkeits- und Hitzebeständigkeit, sowie mechanische Eigenschaften, die jenen von Produktionskunststoffen wie Polypropylen, Polyethylen, ABS und PBT entsprechen. Die größte Herausforderung des Athena- Projekts war es, die Daten der mit 1,73 m lebensgroßen Statue einzuscannen, um sie dann detailgetreu in einen dreidimensionalen Datensatz für eine 7 cm große Miniatur umzusetzen. Das Ergebnis, das Spezialisten verschiedener Bereiche in einem Team erzielten, war ein phantasievolles und schmackhaftes Souvenir, das das interessante Potenzial additiver Produktionsverfahren sowohl für die Abteilung der Produktentwicklung als auch für die Lebensmittelindustrie aufzeigt. Das genusskompatible Projekt zur Erstellung eines Miniaturmusters, das zur Produktion einer ebenso hochdetaillierten Gussform verwendet werden kann, bietet interessante Ansätze für verschiedene Industriezweige. Unter der Führung von Prof. Dr. Vinzenz Brinkmann, Leiter der Antikensammlung des Museums und weltweit anerkannte Autorität in der Reproduktion alter Vorbild antike Skulptur aus Marmor: Die Athena des Myron bot ein angesehenes Museum, das klassische Kunstwerke beherbergt, seinen Besuchern als Schokoladenminiatur. Der Weg dahin führte über die Stereolithografie. Kunst, beauftragte man die Münchener Alphaform AG mit der Nachbildung der Athena-Statue des Myron als detailgetreues Miniaturmuster. Das Muster basiert auf der Anwendung hochauflösender Scantechniken und der darauffolgenden Herstellung aus Somos Nano Tool. Dieses spezielle Harz für Stereolithografie ist ein Proto-Composite-Material der dritten Generation von DSM Somos. Es ermöglicht die Herstellung fester, steifer, temperaturbeständiger Bauteile mit hervorragender Seitenwandqualität und beispielloser Oberflächenglätte. Nano Tool ist mit nichtkristallinen Nanopartikeln gefüllt, die eine geringere Prozesszeit ermöglichen und weniger Nachbearbeitung erfordern, sodass die gesamte Herstellungsphase verkürzt wird. Bilder: DSM

17 RAPID PRODUCT DEVELOPMENT 17 Die Athena des Myron als Schokoladenminiatur: Zartschmelzend - als süßes Souvenir mit einer Gussform von einer Chocolaterie hergestellt. Die Gussform wurde auf Basis eines STL-Miniaturmusters geschaffen. Ralf Deuke, Produktionsleiter bei Alphaform, erklärt:»für das Projekt zur Herstellung des Musters haben wir additive Verfahren durch Stereolithografie unter der Anwendung von Somos Nano Tool empfohlen. Obwohl Nano Tool generell als das Material für die Anwendung bei hohen Temperaturen und im Windkanal bekannt ist, so ist doch der am schnellsten wachsende Anwendungsbereich das Gebiet des hochwertigen, präzisen Designs. Selbst KONTAKTINFO Anwender: Alphaform AG Tel Hersteller: DSM Gruppe DSM Somos, DSM Desotech Tel Detaillierte Miniatur: Diese fertigte eine STL-Maschine von 3D Systems aus dem STL-Harz Somos Nano Tool. Es erlaubt das Herstellen fester, steifer und zugleich temperaturbeständiger Teile mit hervorragender Seitenwandqualität und Oberflächenglätte. PROFIL Digitale Datenaufbereitung: Nach dem Scannen der 1,73 m lebensgroßen Statue wurde sie detailgetreu in einen dreidimensionalen Datensatz für eine 7 cm große Miniatur umgesetzt. Blick auf die neuesten Entwicklungen der Technologien und Materialien für den 3D-Druck bleibt Nano Tool tatsächlich das einzig denkbare Material, das feine Details dauerhaft wiedergeben kann.«alphaform verwendete zum Anfertigen des Miniaturmusters aus dem Somos-STL-Harz die Stereolithografie-Maschinen von 3D Systems. Aus dem so entstandenen Miniaturmuster der Statue wurde dann von der Firma Clement Chococult ( eine Gussform aus FDA-konformem Silikon erzeugt, die bei Bitter & Zart Chocolaterie, Frankfurt, ( zur Herstellung der Schokoladenminiaturen zum Einsatz kam. FDA-konform meint ein Silikon, das nach der Food and Drug Administration (FDA), der US-Behörde für Lebensmittelüberwachung und Arzneimittelzulassung, für den Einsatz in diesem Bereich erlaubt ist. Das Projekt der Schokoladenfiguren auf Grundlage der Athena-Skulptur hat einiges unter Beweis gestellt: so das ganze Potenzial schichtweise additiver Verfahren und die hohe Qualität des STL-Materials Somos Nano Tool sowie deren Einsatzfähigkeit in neuen Industriezweigen. Artikel unter RX DSM Somos ( ist ein nicht inkorporiertes Tochterunternehmen von DSM Desotech Inc. ( und Teil der weltweiten DSM Gruppe ( DSM Desotech ist ein weltweit führendes Unternehmen in der Entwicklung von UV-Licht-polymerisierenden Materialien für die Stereolithografie. DSM Desotech (mit Hauptsitz in Elgin, Illinois, USA) ist ein Unternehmenszweig von DSM Resins and Teil der Royal DSM N.V. Letzteres Unternehmen entwickelt Produkte und Dienstleistungen im Bereich Life Sciences und Materials Science. DSM erwirtschaftet einen Jahresumsatz von etwa acht Milliarden Euro und hat etwa Beschäftige weltweit. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in den Niederlanden und ist an der Euronext Amsterdam gelistet.

18 18 RAPID PRODUCT DEVELOPMENT In Rekordzeit zur Kleinserie Elektrische Jalousien: Bevor diese je nach Lichteinfall individuell regelbar sind, braucht man Bedieneinheiten. Die Urmodelle dazu fertigt das Stereolithografie- Verfahren. Komplettentwicklung von der Idee bis zur Fertigung: Bei einer neuen Bedieneinheit für elektrische Jalousien kommen je nach Zweck Lasersintern, Vakuumguss und Serienwerkzeuge zum Einsatz. KONTAKTINFO Promod Prototypenzentrum GmbH Tel Wer sich schon einmal mit der Elektrotechnik eines Wohnhauses beschäftigt hat, der weiß, wie viele verschiedene Schaltersysteme auf dem Markt vertreten sind. Die Ingenieure von Promod nahmen die Herausforderung an, Prototypen für Bedieneinheiten von Jalousien zu entwickeln. Sie sollten zumindest mit allen gängigen Systemen für Elektroinstallationen kompatibel sein. Von Anfang an stand fest, dass man unmöglich allen Schaltersystemen gerecht werden kann. Doch immerhin passte die von Promod entwickelte Bedieneinheit am Schluss auf zwölf verschiedene Markenrahmen. Damit wurde dem Wunsch des Kunden Rechnung getragen, neben den Motoren für Jalousien künftig auch die passenden Bedieneinheiten liefern zu können. Die zweite Herausforderung war, parallel zur klassischen Bedieneinheit mit Schaltern und Unterputzdose eine weitere Version mit elektronischem Timer zu entwerfen, der über ein kleines Display angesteuert wird. Drittens sollte es eine zusätzliche Funklösung für Wohneinheiten geben, in denen an den entsprechenden Schaltstellen keine Verkabelung vorhanden ist. Bild: Loewe Opta

19 RAPID PRODUCT DEVELOPMENT 19 Bild: Promod Es galt, alle drei Bedieneinheiten in einheitlichem und ansprechendem Design zu gestalten. Als besonders vorteilhaft erwies es sich dabei, das Entwicklerteam in kein enges Korsett zu pressen. Allerdings waren die elektronischen Baugruppen, die der Kunde anlieferte, jeweils in das dazugehörige Gehäuse zu integrieren. Während sich das Unterbringen der Platine für die einfache Schalterlösung weniger aufwendig gestaltete, war das Realisieren des Timers schon etwas schwieriger, weil dafür eine zweite Platine in der Bedieneinheit untergebracht werden musste. Die jeweils dazugehörige Unterputz-Anschlussdose, die die Schaltelektronik enthält, musste man in alle gängigen Standarddosen versenken können. Die Funklösung sollte relativ flach gehalten werden, weshalb auch hier passgenaues Entwickeln angesagt war. Von großem Vorteil war, dass der Produktdesigner freie Hand hatte. Dennoch wird bei Promod nicht allein nach optischen Gesichtspunkten entschieden, sondern im Interesse der Kundenanforderungen großer Wert auf hohe Funktionalität gelegt. Da der hauseigene Produktdesigner selbst im Handwerk verwurzelt ist, bringt er Verständnis für technische Zusammenhänge mit und hält engen Kontakt zu den Ingenieuren. Die Bedieneinheit ohne Timer wurde mit Lichtleitern und entsprechenden elektronischen Bauteilen bestückt. Die Bedieneinheit mit Timer erhielt ein Display und Schaltfunktionen. Die Funklösung wurde analog zur Bedieneinheit ohne Timer gestaltet. Die einzelnen Teile der Bedieneinheiten werden beim Einbau nicht verschraubt; der Deckel rastet beim Aufsetzen auf die Unterputzdose selbstständig ein. Auch die elektrische Verbindung zwischen Bedieneinheit Jalousie-Bedieneinheit: Hier ist in der oberen Bildhälfte die Abdeckung (Vakuumgussteil) des Timers im dazu passenden Rahmen (Serienteil) zu sehen. Der Rahmen ist in der unteren Bildhälfte einzeln dargestellt. Das Ganze rastet beim Aufsetzen auf die Unterputzdose selbstständig ein. und Elektronik in der Unterputzdose geschieht über Steckverbindungen. Bei der Schaltbox war auf eine gute Montierbarkeit zu achten und darauf, dass sie auf verschiedene Rahmen passt. Für die Umsetzung wurde die 3D-CAD-Software Pro Engineer eingesetzt. Bei Komplettentwicklungen kann Promod von der Idee bis zur Fertigung von Kleinserien alle verfügbaren Verfahren des Rapid Prototypings nutzen. So wurden auch die Bedieneinheiten für die Jalousien in mehreren Entwicklungsstufen abgeglichen. Die ersten Funktionsmusterteile entstanden durch Selektives Lasersintern (SLS) mittels PA-Pulver. Durch das Lasersinter-Verfahren können Konstruktion und Änderungen anschaulich, schnell und kostengünstig dargestellt werden. Per Stereolithografie wurden Urmodelle für den Vakuumguss erzeugt. Aufgrund seiner guten Eigenschaften in Bezug auf Ergonomie, Design, Proportionen und Funktion ist dieses Verfahren dafür die ideale Basis. Der Laserstrahl baut die Modelle schichtweise aus flüssigem Kunstharz (Fotopolymer) auf. Der Vakuumguss kommt von den Maßen her, aber auch optisch und funktionell der Serienausführung mit Blick auf Oberflächen und mechanische Eigenschaften schon sehr nahe. Durch die Auswahl des Gießharzes lassen sich die Anforderungen an die Musterteile sehr genau verwirklichen. Das Vakuumgießen ist eine der schnellsten und kostengünstigsten Methoden zur Herstellung von Kunststoffteilen in Spritzgussqualität. Die Modelle aus dem Vakuumgießharz dienten dem Auftraggeber zudem als Muster für Fachmessen, auf denen er sie dort als Innovationen vorstellte. Erst im Anschluss kristallisierte sich durch den Auftragseingang das Potenzial der neuen Bedieneinheiten heraus. Da die Messen im Herbst stattfanden, Jalousien jedoch schon im zeitigen Frühjahr gefragt sind, war Eile in der weiteren Produktionsabfolge angesagt. Denn die Händler wollten ihre Lager bis Jahresende füllen. Da jedoch zu diesem Zeitpunkt noch keine Serienwerkzeuge vorhanden waren und deren Erstellung zu lange gedauert hätte, gingen die Ingenieure den Weg über Prototypen-Werkzeuge. Das Erstellen derartiger Stammwerkzeuge ohne Zeichnungen ist oft in raschen Schritten möglich, weil es in engem Dialog zwischen Konstrukteur und PROFIL Von der Idee zum Prototyp: Das Unternehmen Promod wurde 1992 in Horb gegründet und hat heute seinen Sitz in Eutingen im Gäu (Landkreis Freudenstadt) nahe der Autobahn A 81. Promod ist einer der führenden Systemdienstleister für alle Bereiche des Rapid Product Developments (RPD). Darunter versteht man das Zusammenwirken von Technologien und Verfahren zur schnellen Produktentwicklung. Ziel ist dabei die Verkürzung der Zeitspanne zwischen der Idee und der Markteinführung eines Produktes. Die schwäbischen Tüftler sind für ihr präzises und effektives Arbeiten in den unterschiedlichsten Branchen bekannt, von der Entwicklung und Konstruktion über Produktion, Reinigung und Sterilisation bis zur Verpackung und Schulung.

20 20 RAPID PRODUCT DEVELOPMENT Teile der Jalousie-Bedieneinheit: Die Platinenaufnahme und die Trägerplatte sind per Lasersintern gefertigt worden; das Tastenführungs- und Lichtleiterteil produzierte in Kleinserie ein Spritzgusswerkzeug. Werkzeugbauer erfolgt. Außerdem haben die technischen Projektleiter bei Promod in der Regel bereits genügend Erkenntnisse aus der Prototypenphase gewonnen. Dennoch sind Zeichnungen zu erstellen, da sie für die Qualitätssicherung und die Toleranzberechnung benötigt werden. Aluminiumwerkzeuge sind durch den Einsatz von hochfestem Aluminium für die Produktion von Kleinserien mit bis zu Teilen ausgelegt. Sie werden später in der Regel durch Stahlwerkzeuge ersetzt. Die Vorgabe des Kunden, für die Beschriftung zu sorgen, erfüllte Promod in zwei Schritten über einen Tampondruck und selbstklebende Folien. Hierzu unterbreitete man mehrere Vorschläge. Während der Tampondruck auf der Front der Bedieneinheit Auskunft über Firmenname und eventuelle Funktionshilfen gibt, werden die technischen Kennzahlen auf die Folie gedruckt, die auf der Dose anzubringen ist. Schon in der Auswahlphase wird das eingesetzte Material verschiedenen Tests unterzogen, um in der späteren Produktion auf Nummer sicher gehen zu können. So muss das Material im Klimaschrank bei Temperaturen zwischen -20 und + 60ºC künstliche Alterungsprozesse und im Langzeittest die künstliche UV-Bestrahlung überstehen, um Farbänderungen oder Porosität auszuschließen. Die Bauteile werden auch auf ihre Haptik überprüft, um eine gute Bedienbarkeit zu erreichen. Während der Produktion setzt man immer wieder unterschiedliche Messverfahren ein. Prüfmaße werden definiert, um die Funktionen auch nach dem Zusammenbau zu garantieren. Diese Vorgaben dienen der Qualitätssicherung der Kleinserie. Mehrmals wird im Laufe der Produktion überprüft, ob die Steckverbindungen halten. In Langzeittests wurde sogar der Lebenszyklus der Schalter unter die Lupe genommen. Unterputzdose für Jalousie-Bedieneinheit: Die Dose liegt hier mit laserverschweißtem Blechrahmen (rechts im Bild) vor, dazu die Platinenaufnahme und das Tastenführungs-und Lichtleiterteil (links im Bild). Diese Serienteile fertigt ein Spritzgusswerkzeug. Diese Art der Produktentwicklung aus einer Hand, vom Design über Konstruktion und Modellfertigung bis zur Kleinserie, schafft Symbiosen, die sicher dazu geeignet sind, die Projektkosten niedrig zu halten. Auch der Zeitaufwand ist deutlich geringer. Der Auftrag für die Bedieneinheiten der Jalousien ging Ende März bei Promod ein. Schon im November waren die Werkzeuge für die Kleinserien-Produktion lieferbar. Ohnehin zeichnet sich die Tendenz ab, dass Unternehmen mit Rücksicht auf das Budget immer kürzere Entwicklungszeiten einfordern. Schon während der Prototypenphase und auch nochmals im Zuge der Kleinserien- Produktion werden Synergieeffekte intensiv genutzt, um bei der späteren Serienproduktion Kosten zu sparen. Da Promod als Ansprechpartner für das gesamte Projekt benannt worden war, konnten sich bereits im Verlauf der einzelnen Arbeitsschritte Synergien einstellen und Informationen jeweils aktuell weitergegeben werden. Wenn die Arbeitsschritte im Prototypenbau jedoch einzeln vergeben werden, muss sich der jeweilige Auftragnehmer, der sich in das Projekt einklinkt, seinen Kenntnisstand immer wieder neu erarbeiten. Bestes Beispiel ist die geschilderte Schnittstelle zwischen Entwicklungsbüro und Werkzeugbauer. Auch in der aktuell geschilderten Produktion von Bedieneinheiten für Jalousien wurde die Informationskette bis zur Kleinserie nicht unterbrochen, sodass sich zeitlicher und finanzieller Aufwand deutlich reduzieren ließen. Artikel unter RX Konstruktion der Bedieneinheit: Hier hat das CAD-System Pro Engineer eine Explosionsdarstellung der verschiedenen Komponenten geschaffen. Bilder: Promod

21 RAPID PRODUCT DEVELOPMENT 21 Bild: Ivivi/Montvale Entwicklung enorm verkürzt Medizinische Geräte und orthopädische Lösungen erschaffen und das schnell, präzise und kostengünstig. Die 3D-Drucker der Serie Eden und Alaris produzieren dabei exakte und glatte Prototypen. Ein börsennotiertes Medizintechnikunternehmen wie Ivivi Technologies, das jetzt unter Montvale Technologies Inc. firmiert, entwickelt Geräte für die nichtinvasive Elektrotherapie. Sie kommen in vielen unterschiedlichen medizinischen Anwendungen zum Einsatz. Zum Beispiel sind mit den Elektrotherapiegeräten Schmerzen und Schwellungen behandelbar, indem bei den Patienten entzündungshemmende Reaktionen ausgelöst werden. Zudem entwickelt das Unternehmen Elektrotherapiegeräte für den kardiologischen, neurologischen und orthopädischen Bereich sowie zur Behandlung von nicht heilenden Wunden wie Druck- und diabetische Geschwüre. Auch bei Sportverletzungen kommt diese Technologie zum Einsatz. Weil das Einsatzspektrum der Elektrotherapiegeräte des Unternehmens so vielfältig ist, musste es schon immer regelmäßig kleine Stückzahlen für klinische Tests herstellen. Dabei vergingen früher im Vorfeld eines jeden klinischen Tests Monate für die Nichtinvasive Elektrotherapie: Ein Gerät wie hier kommt in medizinischen Anwendungen zum Einsatz. Damit werden Schmerzen und Schwellungen über entzündungshemmende Reaktionen behandelt. Die Teile für das Gerät fertigt ein 3D-Drucker per Rapid Prototyping. Planung, Entwicklung und Produktion eines Gerätes. Das war teuer, und die Zeit bis zur Marktreife der Produkte war lang.»wir waren auf externe Ressourcen angewiesen. Häufig dauerte es Monate, um einen einzigen sehr teuren und extrem empfindlichen Prototyp herzustellen. Der musste dann auch meistens noch ein paarmal geändert werden, bis wir das Produkt für den klinischen Test perfekt hatten«, erklärt Andre A. DiMino, Vice Chairman of the Board, Executive Vice President und Chief Technical Officer bei Ivivi Technologies.»Uns war klar, dass wir eine schnellere und effizientere Lösung brauchten, mit der wir für die klinischen Tests die Konstruktion, Entwicklung und Herstellung unserer Medizintechnikgeräte intern bewältigen konnten. Wir hatten von Rapid Prototyping gehört und waren sehr gespannt, ob diese Technologie uns die Lösung bringen würde.«andre A. DiMino sprach mit allen Anbietern von Rapid-Prototyping-Systemen. Er fand heraus, dass Rapid Prototyping seine Prozesse wirklich verbessern kann. Aber im Gegensatz zu den 3D-Printern von Objet hatten alle anderen erhebliche Nachteile: Denn die im 3D-Printing-Verfahren produzierten Teile waren mitunter grob, schwer und unpräzise. Und der Herstellungsprozess dauerte unendlich lang. Nur die Technologie von Objet war in der Lage, schnell und präzise Geräteteile hervorzubringen, die mit elektronischen Komponentenausgestattet und dann sofort in die klinischen Tests geschickt werden konnten.

22 22 RAPID PRODUCT DEVELOPMENT HOHE AUFLÖSUNG, 20-MAL SCHNELLER Orchid Design, ein Geschäftsbereich von Orchid Orthopedic Solutions, hilft bei der Realisierung orthopädietechnischer Neuerungen. Bei der Entwicklung, Prototypenherstellung und Prüfung neuer orthopädischer Lösungen kooperieren seine Designer und Ingenieure mit medizinischen Fachkräften. In der Regel vergehen bei Orchid Design vom ersten Entwurf am Reißbrett bis zur Herstellung eines neuen orthopädischen Geräts mehrere Monate. Und aus Kostenund Zeitgründen kamen Prototypen früher bei der orthopädischen Entwicklungsarbeit kaum zum Einsatz. Die meisten orthopädischen Geräte werden ursprünglich von Ärzten konzipiert, die zur Umsetzung ihrer Konzepte mit speziell ausgebildeten Konstrukteuren und Ingenieuren zusammenarbeiten. Sie beschreiben die jeweils gewünschte Aufgabe für die Ingenieure, die mithilfe von CAD-Software wie Solid Works dann 3D-Designs erstellen. In der Regel umfasst dieser iterative Prozess viele Bearbeitungsvorgänge. Prototypen können zwar für die Optimierung des Designs und die Prüfung der Herstellbarkeit sehr hilfreich sein, sind jedoch aus Kosten- und Zeitgründen oft ein unbezahlbarer Luxus. Daher kam das Rapid Prototyping bei Orchid Design, ebenso wie bei Branchenkollegen, nur zum Einsatz, wenn es aus Zeit- und Kostengründen vertretbar war. In den meisten Fällen arbeiteten das Unternehmen und seine Kunden auf Basis von CAD-Zeichnungen zur Optimierung des Designs und erstellten dann im weiteren Entwicklungszyklus Metallmuster. Das war oft ausreichend. Doch manchmal traten Designfehler erst später im Prozess zutage und mussten dann mit einem erheblichen Kosten- und Zeitmehraufwand behoben werden. Das führte dazu, dass die Umstellung auf das interne Rapid Prototyping geschah. Leider konnten die von Orchid Design analysierten und bewerteten 3D-Drucker die Qualitätsanforderungen in puncto Auflösung nicht erfüllen oder waren zu kostspielig oder beides. Abhilfe schaffte der Objet Alaris 30. Dieser 3D-Desktop-Drucker bietet eine Kombination aus hoher Qualität und Detailtreue für die Druckausgabe von Prototypen auf einem kompakten, für den Einsatz in Büros geeigneten System. Die auf dem Alaris 30 erstellten Modelle bestechen durch ihre glatten Oberflächen und feinen Details. Das robuste Modellmaterial und die hohe Präzision ermöglichen den Druck dünner Wände und kleiner beweglicher Teile. Die Modelle eignen sich hervorragend für Funktions-, Pass- und Formtests sowie für das Vakuumformen. Insgesamt gesehen hat Orchid Design vier wesentliche Verbeserungen mit dem Alaris 30 erfahren:. Bessere Qualität und fertigungstechnische Umsetzbarkeit (Herstellbarkeit) der Entwürfe. Geringerer Zeitaufwand für die Produktentwicklung, sodass Kunden ihre Neuentwicklungen schneller auf den Markt bringen können. Schnellere Reaktion auf Kundenwünsche, wodurch sich die Kundenbindung und -treue verbessert hat. Höhere Umsatzerlöse und mehr Folgeaufträge für Orchid Design dank der für seine Kunden erzielten Wertschöpfung. Durch die internen Rapid-Prototyping-Möglichkeiten hat Orchid Design dann auch diverse Folgeaufträge von zufriedenen Kunden erhalten. Der 3D-Drucker Alaris 30 von Objet hat so einen Wettbewerbsvorteil für Orchid Design geschaffen. Die Alaris-Printer machen jedoch nun anderen Platz: Sie werden durch die neue Desktop-Drucker-Familie Objet 24 und Objet 30 ersetzt. 3D-Drucker der Eden-Serie: Der Eden 350 stellt eine schnelle und effiziente Lösung dar, mit der man nicht nur Geräte der Medizintechnik entwickeln und herstellen kann. Schnelligkeit und Präzision waren dann auch die Gründe dafür, dass sich Andre A. DiMino für den 3D-Printer Eden 350 von Objet entschied. Zudem überzeugte, dass die mit dem Eden 350 produzierten Teile leicht und langlebig waren und eine exakte und glatte Oberfläche aufwiesen. Objet hat Ivivi über den besten Standort für den 3D-Printer beraten, eine umfassende Technologieschulung angeboten und die Eden-350- Drucker installiert. Die Integration des 3D-Printers in die Produktionsumgebung und den Produktionszyklus von Ivivi war ein voller Erfolg. Es dauerte nicht einmal ein Jahr, bis sich die Investition amortisiert hatte.»im Schnitt haben wir den Herstellungsprozess unserer Geräte für klinische Tests um fünf bis sechs Wochen verkürzt«, so Andre A. DiMino. Doch das System bietet noch weitere wichtige Vorteile: Medizintechnikhersteller Ivivi kann jetzt neue Prototypen schneller und besser entwickeln; über Nacht sind Änderungen möglich. Ivivi stärkt seine Beziehungen zu seinen wichtigsten Vertriebspartnern: Die Medizintechnikfirma kann nun spezifische Anpassungen nach geschäftlichen und medizinischen Anforderungen in nur einem Tag realisieren. Bild: Objet

23 RAPID PRODUCT DEVELOPMENT 23 Bilder: Orchid, Ivivi/Montvale Präzise Protoypen: Bei den Teilen für dieses Elektrotherapiegerät wurde der Fertigungsprozess mit dem 3D-Drucker Eden 350 enorm verkürzt. Die produzierten Teile sind leicht, langlebig und weisen eine exakte und glatte Oberfläche auf. Knochenstudien: Aus CT- wie MRI-Daten und mit dem Objet-3D-Drucker Alaris 30 ließen sich fünf bis zehn Kunststoffknochen unterschiedlicher Oberflächengeometrie drucken. Anhand dieser Modelle entwickelt die Firma Orchid orthopädische Lösungen. KONTAKTINFO Anwender: Ivivi Health Sciences / Montvale Technologies, Inc. Tel Orchid Orthopedic Solutions Tel Hersteller: Objet Geometries GmbH Tel Das 3D-Druck-System bietet eine schnelle und kostengünstige Methode, um maßgeschneiderte Produktionswerkzeuge wie Vorrichtungen und Aufsätze herzustellen und um klinische Tests abzuschließen. Vorher musste dafür wiederholt auf teure externe Dienstleister zurückgegriffen werden. Um zu verdeutlichen, wie flexibel, vielseitig und kreativ das System von Objet ist, ließ Andre A. DiMino mit dem Eden-350-Drucker Schlüsselanhänger für die Mitarbeiter von Ivivi fertigen. Dabei gesteht er:»die Anschaffung des 3D-Printers Eden 350 hat sich als eine der besten geschäftlichen Entscheidungen erwiesen, die ich je getroffen habe«, so Andre A. DiMino.»Die Lösungen von Objet gehören zu den wenigen technologischen Innovationen, die einem Unternehmen wirklich dabei helfen, erfolgreicher zu werden.«derzeit erwägt das Unternehmen, auf den revolutionären 3D-Printer Connex 500 von Objet aufzurüsten. Er ist das erste 3D-Druck-System überhaupt, mit dem man gleichzeitig verschiedene Modellmaterialien verarbeiten kann. Der Clou dabei: Die Materialien können unterschiedliche mechanische und physikalische Eigenschaften aufweisen. Andre A. DiMino ist sich daher sicher, dass sein Unternehmen mit dieser neuen Technologie noch effizienter Medizintechnikgeräte herstellen kann, die sowohl starre Elektronikgehäuse als auch weichere Komponenten umfassen, die für den Komfort des Patienten wichtig sind. Artikel unter RX110372