Schnellere Entwicklung und Konstruktion
Interner Desktop 3D-Druck
Bild: formlabs GmbHAls Systemlieferant für Medizintechnik, Pharmabranche, Diagnostik und die Kosmetikindustrie, ist die Firma Riegler seit 70 Jahren auf kundenspezifische Produktentwicklung spezialisiert. Eine Besonderheit des Unternehmens liegt in der ganzheitlichen Herstellung hochkomplexer Kunststoffartikel unter Reinraumbedingungen. Die Konstruktions- und Entwicklungsabteilung von Riegler bringt die ersten Kundenideen mithilfe von CAD-Design in eine kunststoffgerechte und später wirtschaftlich herstellbare Form. Die millionenfache Fertigung von komplexen Baugruppen in Extrusionsblas- oder Spritzgussverfahren machen umfassende Tests unabdingbar, gleichzeitig ist Schnelligkeit in der Entwicklung innovativer Systeme gefragt. Durch die Prototypenherstellung mit Desktop 3D-Druck erhielt Klaus Oswald, Konstruktions- und Entwicklungsleiter bei Riegler, den Auftrag eines marktführenden Diagnostikunternehmens für ein hochkomplexes Produkt in hoher Stückzahl: Innerhalb von Tagen statt Wochen und zu einem Bruchteil der Kosten konnten Oswald und sein Team den Kunden Muster erstellen und die Funktionalität für die Fertigung in Millionenauflage und vollautomatisierter Montage schnell und sicher überprüfen.
Bild: formlabs GmbHHerausforderungen
Die Entwicklung und die Produktion der Komponenten für die Diagnostik-Systeme zur automatisierten Blutanalyse stellte Riegler vor besondere Herausforderungen: Zum einen hohe Stückzahlen bei vollautomatisierter Montage, inklusive Laserverschweißung und Kameraprüfung, die eine umfassende Überprüfung vor der Fertigung nötig machten. Zum anderen die Entwicklung der eigentlichen Behälter, welche die Kompatibilität mit unterschiedlichsten Analysesubstanzen, die Verarbeitbarkeit auf neuen und bestehenden vollautomatisierten Blutanalysegeräten, den sicheren Transport - auch bei Unterdruck im Flugzeug - sowie die Tolerierung auf verschiedenste Prozessparameter erforderte.
Bild: formlabs GmbHDrucken über Nacht
Riegler nutzte seit Jahren externen 3D-Druck für das Rapid Prototyping von hochkomplexen Mustern, die im ersten Schritt den Auftrag in der Entwicklung erteilen können und zudem für umfassende Tests geeignet sind. Kosten- und Zeitaufwand durch die Dienstleister waren jedoch auf Dauer zu groß, weshalb das Unternehmen in betriebsinternen Stereolithografie (SLA) 3D-Druck investierte. "Wir haben 3D-Druck von externen Herstellern nur begrenzt eingesetzt. Der Verwaltungsaufwand war einfach zu groß und dadurch konnten wir nur wenige Variationen eines Prototyps testen. Außerdem dauert die externe Prototypenherstellung mehrere Wochen. Mit internen Desktop 3D-Druck können wir das Muster für den Kunden über Nacht drucken und haben es am nächsten Tag in der Hand", berichtet Oswald.
Entwürfe sofort begutachten
Für das Riegler-Team liegt ein großer Vorteil im internen Desktop 3D-Druck darin, dass nach Vorliegen einer 3D-Konstruktion erste Muster erstellt und schnell iteriert werden können. Oswald: "Wir können unsere Entwürfe sofort auf Funktionen, Dimensionen, Ergonomie und andere kritische Parameter begutachten. Danach können wir Änderungen in das 3D-Modell einbringen und es wieder ausdrucken. Am nächsten Tag liegen die fertig gedruckten Teile vor und können erneut bewertet werden. Erst wenn wir zufrieden sind, leiten wir dann den nächsten Entwicklungsschritt ein." Die gedruckten Prototypen optimieren nicht nur den internen Entwicklungs- und Produktionsprozess, sondern erhöhen auch die Sicherheit in der Auftragslage. "Gedruckte Designmodelle können bei den Kunden vorgestellt und in Originalgröße in die Hand genommen und bewertet werden. Bei sehr kleinen Teilen kann mit Hilfe vergrößerter Modelle die Funktion erklärt werden."
Bild: formlabs GmbHZeit und Kostenersparnis
Mit dem Form 2 von Formlabs brauchen die Entwickler bei Riegler im Idealfall nur noch einen Tag und eine Nacht, um von der Idee zum 3D-gedruckten Modell zu kommen. Der externe 3D-Druck erforderte 1-2 Wochen Vorlauf, zusätzlich zu mindestens einer Woche für Bedarfsanforderung und Einkauf im eigenen Haus. Hinzu kommen Kosteneinsparungen Während die Kassettendeckel für das Diagnostik-System rund 250 Euro mit externen 3D-Drucker gekostet hätten, liegen die Materialkosten mit dem internen 3D-Druck bei nur 60 Euro.
Formeinsätze drucken
Das Formlabs-Standardmaterial entspricht dabei den Anforderungen an eine Polypropylen und Polyethylen ähnliche Oberfläche, erlaubt Festigkeiten und Funktionen zu überprüfen und Fehler zu eliminieren. Im nächsten Schritt plant Riegler gedruckte Formeinsätze, um Teile aus Originalmaterial auf Spritzgussmaschinen herstellen zu können. Der Formenbau mit Formlabs hitzebeständigen Material stellt einen weiteren Schritt für den dauerhaften Einsatz von betriebsinterner 3D-Drucktechnologie bei Riegler dar. "Wir haben unseren Form 2 seit einem Jahr und drucken nahezu jeden Tag, für fast alle Entwicklungsprozesse. Vorher, mit externen Dienstleistern, war das die Ausnahme. Mit der 3D-Drucktechnologie im eigenen Haus wachsen auch die Chancen, Aufträge zu bekommen."
Bild: formlabs GmbHHerausforderungen
Die Entwicklung und die Produktion der Komponenten für die Diagnostik-Systeme zur automatisierten Blutanalyse stellte Riegler vor besondere Herausforderungen: Zum einen hohe Stückzahlen bei vollautomatisierter Montage, inklusive Laserverschweißung und Kameraprüfung, die eine umfassende Überprüfung vor der Fertigung nötig machten. Zum anderen die Entwicklung der eigentlichen Behälter, welche die Kompatibilität mit unterschiedlichsten Analysesubstanzen, die Verarbeitbarkeit auf neuen und bestehenden vollautomatisierten Blutanalysegeräten, den sicheren Transport - auch bei Unterdruck im Flugzeug - sowie die Tolerierung auf verschiedenste Prozessparameter erforderte.
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Dieser Artikel erschien in Industrie 4.0 Magazin (I40) 13 2018 - 28.06.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.i40-magazin.de
