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Prototypen und Unikate

Komplexe Designs in kurzer Zeit

Geschwindigkeit ist bei Entwicklung und Produktion von Prototypen und Unikaten ein entscheidender Vorteil. Der Engineering-Dienstleister Center for Advanced Design wird oft mit einem Projekt beauftragt, wenn bei den meist großen Auftragebern eine Frist zu verstreichen droht. Die Vorteile des kleinen Teams: schlanke Prozesse und ein leistungsfähiger 3D-Drucker.

Bild: Stratasys Ltd.

Bild: Stratasys Ltd.

Im Zentrum für fortschrittliches Design (Center for Advanced Design, CAD), einem Produktentwicklungsunternehmen in Minnesota, USA, hat sich ein Team von Konstrukteuren darauf spezialisiert, Kunststoffteile mit komplexer Oberflächengeometrie zu erstellen. Das besteht aus sechs Mitarbeitern und arbeitet an vielen verschiedenen Themen, von industriellen Designkonzepten über digitale Skizzen bis hin zur Herstellung von Produktionswerkzeugen. Das Team besitzt die Fähigkeit, Projekte schnell voranzutreiben und ist stets ausgelastet. „Wir haben eine Nische für uns entdeckt, indem wir Kunststoffkomponenten für Kunden aus der Motorsportbranche entwickeln”, sagt Jesse Hahne, Partner bei CAD. „Viele der größeren Unternehmen, für die wir arbeiten, haben sehr talentierte Mitarbeiter. Allerdings dauern die Prozesse dort länger. Wenn die Fristen sich dem Ende nähern, wenden sie sich an uns, um ihre komplexen Projekte voranzutreiben.”

Intelligentes Prototyping

Um eine Anforderung in ein Produkt zu verwandeln braucht es Geschwindigkeit, um Konzepte umzusetzen, Entwürfe zu prüfen und Funktionen zu testen. Diese Prozesse beschleunigt der betriebsinternen 3D-Drucker Stratasys F370 bei CAD. Damit lassen sich in kurzer Zeit mehrere Designdurchgänge entwerfen oder ein Produktdesign über Nacht ändern. Die gedruckten Bauteile sind präzise und der Prozess zuverlässig. Die Software für den Drucker heißt GrabCAD Print. Diese trägt zur Effizienz der Team-Workflows bei, indem sich Änderungen in Projekte schnell abbilden lassen. Die Vorteile des Systems sind, dass es sich schnell in Betrieb nehmen lässt, einen Schnellentwurf-Modus bietet und automatisch kalibriert. Das verhindert Fehler, die sonst zeitraubend behoben werden müssen. Diese Zeit kann nun in ein neues oder komplexeres Design investiert werden. Bessonders wichtig ist den Mitarbeitern, Zugriff auf eine breite Basis an Anwendungen und Materialien zu haben, aus denen qualitativ hochwertige Komponenten hergestellt werden können. „Jetzt können wir ASA verwenden und es gefällt uns sehr gut”, sagt Hahne. ASA ist ein thermoplastischer Kunststoff, der vergleichsweise leicht zu handhaben ist. „Mit ASA können wir fünf Schichten einsetzen und Bauteile mit höherer Auflösung drucken, was bei unseren Kunden großen Eindruck macht. Das Ergebnis eines 3D-Drucks komplexer Gehäuse in fünf Schichten ähnelt einem Spritzgussteil.”

Bild: Stratasys Ltd.

Bild: Stratasys Ltd.

Laufend Designs verbessern

Die Funktionen des 3D-Druckers helfen den Entwicklern dabei, ihre Produktdesigns laufend zu verbessern, wie das eines Motocross-Helms. Feedback zu einer vorherigen Version des Helms hat das Unternehmen dazu veranlasst, Designänderungen eher an die Wünsche der Fahrer anzupassen. Diese wünschten sich einen Helm, der Platz für eine Nackenstütze und eine Kamera zulässt. „Wir überlegten uns ein Austauschsystem für den Helm, um mehr Platz für eine Nackenstütze zu schaffen”, sagte Hahne. „Wir konnten zwei verschiedene Konzepte drucken und testen, bevor die Werkzeuge in Auftrag gegeben wurden.” Das CAD entwarf auch eine neue Halterung für eine GoPro-Kamera am Visier des Helms. „Normalerweise verwenden Fahrer einen Saugnapf oder ein Klebeband, um eine Kamera an ihrem Helm zu befestigen. Sie möchten jedoch keinen Klebstoff an der teuren Lackierung. Daher haben wir direkt am Visier unseres Helms eine Halterung angebracht”, so Hahne. „Wir haben dies dreimal 3D-gedruckt und getestet, um die optimale Position zum Filmen zu ermitteln.”

Individuelle Werkzeuge

Ein 3D-Druck ermöglicht nicht nur eine schnelle Produktentwicklung, das CAD-Team druckt mithilfe des 3D-Druckers Montagevorrichtungen für Kunden, die speziell auf die von ihnen entwickelten neuen Produkte ausgerichtet sind. „Die Herstellung von Vorrichtungen aus Holz oder Aluminium mithilfe der CNC-Bearbeitung war ein zeitaufwendiger Prozess”, erklärte Hahne. „Mit dem neuen Stratasys 3D-Drucker können wir Vorrichtungen drucken, wie sie vorher in dieser Größe nicht möglich waren oder verklebt werden mussten. Jetzt können wir 70 bis 90 Prozent unserer Produkte ohne Verzahnung drucken.”

Bild: Stratasys Ltd.

Bild: Stratasys Ltd.


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