Additive Fertigung für ungewöhnliche Produkte

16.09.2019

Die Additive Fertigung sprengt die Grenzen des Machbaren. Davon profitieren nicht zuletzt kleine Unternehmen. 3D­-Druck ermöglicht ihnen, höchst individuelle  Produkte herzustellen und selbst zu vermarkten.

Aus Sand gedruckt: Die exklusiven Waschbecken der Sandhelden GmbH . (Bildnachweis: Sandhelden)

Der Name ist Programm: Die Sandhelden, ein kleines Unternehmen, das sich 2018 in Gersthofen in der Nähe von Augsburg niedergelassen hat, bauen im wahrsten Sinne des Wortes auf Sand. Nach dem Motto „Dein Bad – gedruckt aus Sand und Mehr” hat sich der junge Gründer Laurens Faure auf Einrichtungsgegenstände für luxuriöse Bäder spezialisiert, die er im 3D-Druck-Verfahren produziert. „Unsere Zielgruppe sind Technik- und Designbegeisterte, die nicht nur über 3D-Druck lesen wollen, sondern auch so ein Stück bei sich zu Hause haben wollen”, so Faure.

Sand bietet sich als Ausgangsstoff für die exklusiven Waschbecken und Badewannen an, weil das Material ungewöhnlich und ästhetisch ist, sehr gute Wärmespeichereigenschaften hat und sich zudem gut mittels 3D-Druck verarbeiten lässt. Die Produkte werden in einem selbst entwickelten und patentierten Bearbeitungsverfahren gedruckt. Dadurch kann jeder Kundenwunsch bezüglich Form, Farbe und Design berücksichtigt werden.

Additive Fertigung & Nachhaltigkeit

„ Mit 3D­-Druck können wir bald auch Plastikmüll aus den Weltmeeren in jede beliebige Form bringen”, Laurens Faure,  Sandhelden GmbH & Co. KG. (Bildnachweis: AdobeStock © panaramka)

Dient bislang Sand als Rohstoff, wollen die Sandhelden bald auch recycelten Plastikmüll aus dem Meer verarbeiten. Größere Firmen, die bereits recyceltes Ausgangsmaterial für additive Produkte verwenden, setzen dafür meist das Fused Deposition Modeling-Verfahren (FDM) ein. Das von den Sandhelden angedachte Verfahren basiert auf dem Binder-Jetting-Verfahren und nennt sich Direct Binding Process (DBP). Zum Einsatz kommen dabei pulverbasierte Rohstoffe, deren Herstellung einen deutlich geringeren Energiebedarf hat als die für FDM eingesetzten Filamente. Darüber hinaus erlaubt DBP den Druck größerer geometrischer Körper als andere 3D-Druckverfahren und ist damit für Badewannen und ähnlich große Körper bestens geeignet. Zusammen mit dem Fraunhofer IGCV wurde eine Machbarkeitsstudie durchgeführt, um die Verwendung von recyceltem Kunststoffmüll zu analysieren. Aufgrund des positiven Ergebnisses wollen die Sandhelden ihre Palette bald auf Produkte im Home & Interior-Bereich erweitern.

3D-Druck für Kleinserien

Der von der Pricontec GbR im 3D-Druck-Verfahren hergestellte Innenkern (weiß), löst sich nach der  Herstellung des Composite-Bauteils (schwarz) auf. (Bildnachweis: PRICONTEC GbR)

Andere Zielgruppen beliefert die Pricontec GbR aus Bayreuth. Eine Herausforderung für das auf CNC-Technik, Prototypen, Leichtbau und 3D-Druck spezialisierte Unternehmen ist die Reduzierung von Zeit und Kosten bei der Kleinserienproduktion von Bauteilen aus Kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK). In einem Gemeinschaftsprojekt mit der Universität Bayreuth hat Pricontec – der Name steht für „Print Concept and Technology” – ein entsprechendes Verfahren für die Kleinserienproduktion eines CFK-Getriebekühlkanals entwickelt, wobei der Kern zur Formgebung über Additive Fertigung hergestellt wurde. Da beim Auslösen des Kerns keine thermische Beanspruchung auf den Getriebekühlkanal vorliegt, konnte auf das kostengünstigere Prepreg-CFK-Materialsystem zurückgegriffen werden. Gegenüber dem herkömmlichen Verfahren wurde auch die Ökobilanz verbessert.

In einem weiteren Entwicklungsprojekt hat Pricontec ein Verfahren entwickelt, das die herkömmliche Prozesskette zur Fertigung von Schaumteilen für Autositze durch eine stark verkürzte additive Prozesskette ersetzt. Das gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) vorangetriebene Verfahren erlaubt, die Bauteile direkt auf dem 3D-Drucker aus dem CAD-Modell zu fertigen. Damit konnten mehrere Prozessschritte und damit Zeit und Kosten gespart werden. In diesem Fall kristallisierte sich FDM als das geeignetste Verfahren heraus. Das Fraunhofer IPA unterstützte bei der Auslegung des Infills und der Durchführung der erforderlichen Versuchsreihen. „Die beiden Entwicklungsprojekte haben uns zum einen gezeigt, dass mit Additiver Fertigung CFKBauteile mit sehr komplexen Geometrien beziehungsweise funktionsrelevanten innenliegenden Konturen realisiert werden können. Zum anderen konnten wir die Entwicklung von 3D-gedruckten Sitzschaumteilen vorantreiben. Dadurch konnten wir unser Angebot um zwei neue Dienstleistungen ergänzen und neue Märkte adressieren”, freut sich Dominik Walthierer, der Geschäftsführer der Pricontec GbR.

Additive Fertigung: Mit dem Innovationsgutschein schneller ans Ziel

Sandhelden und Pricontec konnten bei mehreren Projektschritten vom „Innovationsgutschein Bayern” (IGS) profitieren. Das schnelle und unbürokratische Förderinstrument bezuschusst unter anderem Entwicklungsprojekte mit Partnern aus der Wissenschaft wie Hochschulen und Instituten sowie Dienstleistern der freien Wirtschaft. In den vergangenen zehn Jahren hat das Bayerische Wirtschaftsministerium mit dem „IGS” mehr als 3.500 innovative Vorhaben unterstützt. Dank der Anfang 2019 in Kraft getretenen neuen Richtlinien ist die Antragstellung noch einfacher.