3D Printing eine Übersicht Die Wertschöpfungskette und Datenaufbereitung i-net Technology Workshop 3D Printing an der FHNW Rosental Basel

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1 3D Printing eine Übersicht Die Wertschöpfungskette und Datenaufbereitung i-net Technology Workshop 3D Printing an der FHNW Rosental Basel 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? 3D Druck in Zahlen Ausblick Quellen / Links

3 Institution / Referent Institution FHNW Hochschule für Life Sciences IMA Institut für Medizinal- und Analysetechnologien: Forschungsthemen: Implantatentwicklung (Design und AM Fertigung), Bildverarbeitung, Chirurgische Unterstützungssysteme, Softwareentwicklung. Bachelor- und Masterstudiengänge, u.a. Schwerpunkt Medizintechnik Referent Maschinenbau, Betriebswirtschaft, 17 Jahre Erfahrung mit 3D Printing Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Dozent Leiter der Gruppe für Medizinisches 3D Printing 8 Maschinen Fachbeirat Messe Erfurt für RapidTech, Bereich Medizintechnik Beirat Messe Luzern für Swiss MedTech Expo 2015 und AMX und

4 Geschichtliches: 3D Printing Stereolithographie 1983 Charles W. Hull, angemeldet 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 Vergleich von konventionell (spanend) gefertigter Knochenplatte (oben) und mittels Metall 3D Druck (Selective Laser Melting) gefertigter Knochenplatte (unten). Quelle: FH Nordwestschweiz & Medartis AG Basel Ab ca. 2000: Rapid Manufacturing - Etablierung als Fertigungsverfahren - Präzision, Materialien, Reproduzierbarkeit, Prozessstabilität, 2009: Additive Manufacturing ASTM-F

6 Geschichtliches: 3D Printing Heute: 3D Printing / 3D Drucken 3D Printing: - Hype der letzten 4 Jahre - Auslauf von Schlüsselpatenten - Low-Cost Geräte Konsumgut - Hype ohne technische Innovation

7 Prozesskette 3D Modell Internet CAD 3D Scanning STL-File Reparatur Orientieren teilw. Stützen berechnen Pre-Processing Slice Parameter der 3D Technologie 3D Druck Binder in Bett Laser / DLP Filament Post- Processing Stützen entfernen mechanisch thermisch 3D Drucker

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

9 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

10 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

11 3D Druck als revolutionäre Technologie? Analysten werden aktiv: Aktienkurse verzeichneten unglaubliches Wachstum: 3D Systems, Stratasys, ARCAM, Voxeljet, Politische Ebene erreicht

12 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

13 3D Druck als revolutionäre Technologie? Technische Entwicklung Gipfel der überzogenen Erwartungen Tief der Desillusionierung Pfad der Erleuchtung Plateau der Produktivität Quelle: Gartner Hype Cycle

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

15 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

16 Quelle: SASAM Roadmap

17 Industrielle Anwendungen (>$5k) 3D Druck in Zahlen Wohlers Report 2015 China 9% Russia 1% Taiwan 2% Other 12% Total Ende 2014: Geräte US 38% Korea 3% Japan 9% Spain 1% Italy 4% UK 5% Sweden 1% France 3% Germany 9% Turkey 1% Canada 2% Vervierfachung in den letzten 5 Jahren!

18 Consumer Printer (<$5k) 3D Druck in Zahlen Wohlers Report % Wachstum im 2014 aber nur Geräte >$5k im

19 Ausblick «Hundrets of AM machines will be producing parts at Airbus within 5 years», Airbus Neue Businessmodelle dank verteilter Fertigung oder verteiltem Design Auslauf weiterer Schlüsselpatente Einfacher Zugang zur Technologie Airbus Concept Laser F&E: - Neue Materialien & Strukturen - Neue Designs und neue Produkte - Einführung von Standards Quelle: Organovo Juni 2015, Erfurt Sept. 2016, Luzern

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

21 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: