3D Printing: von der Entwicklung bis zur Produktion i-net Technology Event an der FHNW Brugg-Windisch

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1 3D Printing: von der Entwicklung bis zur Produktion i-net Technology Event an der FHNW Brugg-Windisch Ralf Schumacher Leiter der Gruppe für Medical Additive Manufacturing IMA Institut für Medizinal- und Analysetechnologien FHNW

2 Gliederung Hintergrund: Institution / Referent Geschichtliches: Entwicklung des 3D Printing Prozesskette Chancen und Grenzen 3D Printing als revolutionäre Technologie? Ausblick Quellen / Links

3 Institution / Referent Institution FHNW Hochschule für Life Sciences 4 Institute, darunter IMA Institut für Medizin- und Analysetechnologien Bachelor- und Masterstudiengänge, u.a. Schwerpunkt Medizintechnik Referent Maschinenbau, Betriebswirtschaft, 16 Jahre Erfahrung mit 3D Printing Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Dozent Früher Industrieberatung Technologietransfer Seit 2006 ausschliesslich Spezialisierung auf Anwendungen in der Medizin Leiter der Gruppe für Medizinisches 3D Printing 5 Personen, 8 Maschinen Fachbeirat der Rapidtech, Erfurt. Verantwortlich für Bereich Medizintechnik

4 Geschichtliches: 3D Printing Stereolithographie 1983 Charles W. Hull 1986 Gründung 3D Systems Selective Laser Sintering SLS Patent 1987 US-Patent: US , Charles W. Hull, Anmeldedatum 8. Aug Anlagen: - Stereolithographie - Extrusionsverfahren - Selective Laser Sintering SLS Quelle: 3D Systems, Versuchsanlage Charles W. Hull

5 Geschichtliches: 3D Printing Anfänge: Rapid Prototyping - Konzeptmodelle für Entwicklung - Materialisierung von CAD Daten Später: Functional Prototyping - Funktionale Prototypen - Einfache Feldversuche Ab ca. 2000: Rapid Manufacturing - Etablierung als Fertigungsverfahren - Präzision, Materialien, Reproduzierbarkeit, Prozessstabilität, Quelle: 3D Systems

6 Geschichtliches: 3D Printing 2009: Additive Manufacturing ASTM-F42 Heute: 3D Printing / 3D Drucken 3D Printing: - Hype der letzten 4 Jahre - Auslauf von Schlüsselpatenten - Low-Cost Geräte Konsumgut - Hype ohne technische Innovation Vergleich von konventionell (spanend) gefertigter Knochenplatte (oben) und mittels Metall 3D Druck (Selective Laser Melting) gefertigter Knochenplatte (unten). Quelle: FH Nordwestschweiz & Medartis AG Basel

7 Stand der Technik bzgl. Normierung Verschiedene Aktivitäten: USA (international) ASTM F42 Initiative: D VDI 3404, 3405-Blatt 2: / EU: Standardisation Roadmap International ISO: dies/iso_technical_committee.htm?commid= Es findet ein Austausch zwischen ASTM und ISO statt Design Guidelines werden adressiert: VDI und ISO ist dran

8 Quelle: SASAM Roadmap

9 Prozesskette 3D Modell Internet CAD 3D Scanning STL-File Reparatur Orientieren Stützen berechnen Pre-Processing Slice Parameter der 3D Technologie 3D Druck Drucker Laser Filament Post- Processing Stützen entfernen mechanisch

10 Stückkosten Gesamtkosten Chancen Vorteile generativer Verfahren: Flexible Fertigung ab Losgrösse 1 «Mass Customization» Stückzahl Erreichbare Komplexität Neue Designs möglich Vereinfachung von Designs Komplexität

11 Grenzen - Schichtaufbau Rasterung - Präzision und Verzug, insb. bei thermischen Verfahren - Mech. Festigkeit: - Anisotropie - Delamination (Kunststoffe) - Ev. thermische Nachbearbeitung - Mechanische Nachbearbeitung - Einspannen und bearbeiten - Entfernen der Stützen

12 3D Druck als revolutionäre Technologie? 3D gedruckte Häuser «Hope» oder «Hype»? «Evolution Revolution Illusion» 3D gedruckte Waffen 3D gedruckte Autos Quelle: Fripp Design Quelle: Wake Forest Institute

13 3D Druck als revolutionäre Technologie? Analysten werden aktiv: Aktienkurse verzeichnen unglaubliches Wachstum: 3D Systems, Stratasys, ARCAM, Voxeljet, Politische Ebene erreicht

14 3D Druck als revolutionäre Technologie? Gartner Hype Cycle 2012ff Technische Entwicklung Gipfel der überzogenen Erwartungen Tief der Desillusionierung Pfad der Erleuchtung Plateau der Produktivität Quelle: Gartner Hype Cycle

15 3D Druck als revolutionäre Technologie? Technische Entwicklung Gipfel der überzogenen Erwartungen Tief der Desillusionierung Pfad der Erleuchtung Plateau der Produktivität Quelle: Gartner Hype Cycle

16 3D Druck als revolutionäre Technologie? Technische Entwicklung Gipfel der überzogenen Erwartungen Tief der Desillusionierung Pfad der Erleuchtung Plateau der Produktivität Quelle: Gartner Hype Cycle

17 Charts Okt Die 3D-Drucktechnologie hat mächtige Befürworter, zum Beispiel den US-Präsidenten Barack Obama. Der Prozess des 3D-Drucks nutzt digitalisierte Modelle, um in der echten Welt Schicht für Schicht tatsächlich Objekte entstehen zu lassen. Bald schon soll dank der 3D-Drucktechnologie im Idealfall jeder bei Bedarf annähernd jedes Objekt in benötigter Größe und im richtigen Maß einfach ausdrucken können. Das könnte unser heutiges Warenwirtschaftssystem komplett verändern, da in Zukunft anstatt Güter nur deren Druckdaten herumgeschickt werden müssten

18 Ausblick Neue Businessmodelle dank verteilter Fertigung oder verteiltem Design Auslauf weiterer Schlüsselpatente Einfacher Zugang zur Technologie Quelle: FHNW - HLS F&E: - Neue Materialien & Strukturen - 3D Printing: Ersatzteilmedizin - Einführung von Standards Quelle: Organovo Ende Nov. 2014, Frankfurt, Juni 2015, Erfurt

19 Interessante Quellen und Links Wohlers: Jährliche Übersicht über Technologien & Markt Unzählige Bücher: - Prof. Andreas Gebhardt Generative Fertigungsverfahren - Petra Fastermann 3D Druck / Rapid Prototyping

20 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: