third dimensions magazine 04/16 by third DIMENSIONS magazine

issue 4/2016

third DIMENSIONS

magazine Copyprice 8,50 €

Leichtbautraum von APWorks »Der LightRider kommt!«

third DIMENSIONS magazine

third DIMENSIONS

magazine

IN FOCUS CONTENT Man kennt Ihn nicht nur durch seine namhaften Unternehmen wie „Tesla“ oder „SpaceX“ oder „PayPal“ – die Rede ist von Elon Musk. Visionär, Querdenker und Technologiefreak. Mit seinem neuen Projekt „Hyperloop“ macht er wieder Schlagzeilen. Dabei soll eine Kapsel Menschen beinahe mit Schallgeschwindigkeit transportieren – in zwei Röhren neben oder über der Autobahn. In Deutschland scheint die Idee kaum umsetzbar. In Kalifornien jedoch finden sich günstige Bedingungen, auch für die Stromerzeugung mittels Solarzellen, die auf den Röhren montiert werden.

Ein Schnabel für Gigi Schnabelprothese aus Titan

Drohnen im Unternehmen Intensivseminare Management Circle

purmundus Challenge 2016 Internationaler Design-Wettbewerb

Seminar für Führungskräfte Das ABC der Additiven Fertigung

Nachhaltigkeit ist Trumpf Schreddern für die Umwelt

Visual Caffeine Licht für die Seele

Bikers Dream

Elektromotorad im Leichtbau

Personal Touch

Innovation im Brillenmarkt

Concept Laser

Satellitentechnik im 3D-Druck

Jetzt wird es Bunt third DIMENSIONS magazine Editor in Chief: Joerg Binz Layout/Design: a! mediendesign Editorial Staff: J. Binz, A. Krämer, C. Klausner, M. Hülsmann, R. Müller, U. Osterrieder

Farblösung für den 3D-Druck

third DIMENSIONS publishing Feldkirchner Straße 1d 85599 Parsdorf / Munich Fon: +49 89 30789007 e-mail: redaktion@thirddimensions.net www.issuu.com/thirddimensions

Immer additiv?

Schallgeschwindigkeit Alternatives Transportkonzept

Wann sich Rapid Tooling lohnt

/ co nte nt

third DIMENSIONS magazine

Manche Geschichten aus der Welt des 3D-Druck klingen so unglaublich, dass man seinen Ohren nicht traut. Für einen Ara, eine Gattung der Familie der Papageien, mit dem Namen Gigi, wurde nun erstmals eine Schnabelprothese aus Titan im 3D-Metalldruck in Brasilien hergestellt und implantiert. Diese ungewöhnliche Prothese rettete Gigi schlicht das Leben, denn ein Ara ohne Schnabel konnte keine feste Nahrung aufnehmen. Ein Team aus Tierärzten und den 3DDruck-Experten des Renato Archer Technology and Information Center in Campinas, Brasilien, entwickelten eine Implantat-Lösung für den Vogel. Die erfolgreiche Operation von Gigi fand Februar 2016 im Zentrum für Tierpflege in Ipiranga bei Sao Paulo statt - Ende gut, alles gut. Beispiele wie Gigi zeigen, dass der 3D-Druck nicht nur in der Medizintechnik beim Menschen für mehr Lebensqualität sorgen kann. Die Geometriefreiheit des Verfahrens ermöglicht die Herstellung passgenauer Implantate zur optimalen Versorgung im jeweiligen Anwendungsfall.

// www.concept-laser.de /

Bild © fotolia

Ein Schnabel fuer Gigi

Drohnen im Unternehmen Drohnen sind auf dem Vormarsch! Weltweit werden Sie bereits in den unterschiedlichsten Bereichen effektiv und profitabel eingesetzt. Auch hierzulande entdecken immer mehr Unternehmen ihre vielfältigen Möglichkeiten und Potentiale. Außer zur Kontrolle und Überwachung lassen sich Drohnen auch im Logistikbereich, in der Lagerhaltung und in vielen weiteren Bereichen einsetzen. Zudem kommen immer mehr Designer auf die Idee, die Leistungsfähigkeit sowie die Einsatzbereiche von Drohnen dank additiv gefertigter Zubehörteile zu erweitern. Der Management Circle bietet ab September 2016 drei Intensivseminare zum Thema „Drohnen und ihr praktischer Einsatz im Unternehmen“ an. Hier erhalten die Teilnehmer unter anderem alles Wissenswerte über aktuelle Drohnenarten und wie man das richtige Model für seine Anforderungen auswählt, die Nutzungsmöglichkeiten, grundlegende Voraussetzungen und Genehmigungen für den Drohnenbetrieb, technische Möglichkeiten und nicht zuletzt die Klärung der Frage der Haftung beim Drohnenbetrieb. Abgerundet werden die Themenbereiche durch Trends, zukunftsweisende Technologien und Innovationen sowie exklusiven Berichten aus der Praxis und der aktuellen Rechtslage. Weitere Informationen sowie die Anmeldeunterlagen finden Sie unter

// www.managementcircle.de/09-83091 /

Termine Praxis-Seminar 2016 27. / 28. September in Frankfurt 10. / 11. Oktober in München 28. / 29. November in Köln

/ ho t s t u ff Zukunftskonzepte sind ausdrücklich willkommen - vor allem wenn sie noch nicht erreichte Fortschritte im Bereich der Materialeigenschaften, der Die IdeenBaugrößen und der Kosten gegenüber der heuwerkstatt tigen generativen Fertigung voraussetzen. Denn „purmundus“ der cirp gute Ideen sind der Anreiz, die heutigen Grenzen zu verschieben. Dabei gilt: die Produkte sollen sich GmbH und die formnext den 3D-Druck zu Nutze machen. Dabei ist es denkbar, den 3D-Druck mit anderen Produkten oder laden auch 2016 kreative Werkstoffen wie etwa Textil zu verbinden oder indirekte Prozessketten vorzusehen - wie zum BeiKöpfe ein, neue Wege im 3D-Druck zu gehen. Wo hält 3D-Druck Einzug in unseren Alltag? In welchen spiel den Metallguss auf Basis generativ gefertigter Formen oder Urmodellen. Produkten bietet er eine sinnvolle Ergänzung? Im Eine Jury bewertet die eingereichten ProduktRahmen des Wettbewerbsthemas stellen sich die ideen und bestimmt eine Vorauswahl, die additiv Teilnehmer großen Herausforderungen. Dieses produziert wird. Im Rahmen einer Sonderschau Jahr steht der internationale Wettbewerb für Dewerden diese additiv gefertigten Exponate auf der sign im 3D-Druck „purmundus challenge“ unter formnext zu sehen sein. Der Einsendeschluss für folgendem Thema „3D-Druck für den mobilen alle Produkt- und Projektvorschläge ist der 30. SepMenschen“. Die purmundus-Initiatoren suchen nach Produkten tember 2016. Weitere Informationen zur purmunund Konzepten, die sich die Freiheit und die Poten- dus Challenge 2016 finden Sie unter tiale der generativen Fertigung zu Nutze machen. // www.purmundus-challenge.com/de /

purmundus challenge 2016

Key technology for economic growth During the Informal Meeting of Ministers Responsible for Competitiveness, one of several events related to the Slovak presidency of the EU Council in Bratislava, the ministers for economic affairs of the EU member states discussed future steps of the European Union to strengthen the investment ecosystem in the technology sector and to develop qualified workforce in order to accelerate the development and application of new technologies in Europe. 3D printing was recognized as a key technology in the digital economy. Following an invitation from the Slovak ministry of economy, the Austrian startup XIONEER systems presented their patented 3D printing system, challenging existing solutions on the market in terms of price and performance by re-inventing and perfecting extrusion-based 3D printing. In the context of the meeting, Dr. Andrei Neboian, CEO of XIONEER systems, suggested measures to encourage the spreading of this technology as well as to ensure fair competition in the 3D printing market, by providing dedicated academic education programs, more financial support for research and development, binding quality standards for the 3D printing industry, clear rules for dealing with intellectual property, as well as trainings and incentives for applying 3D printing, especially in small and medium-sized enterprises. For more information, please visit // www.xioneer.com /

third DIMENSIONS magazine

/ e ve nt

Realitaet oder Hype? © Abbildungen Christian Seidel, Fraunhofer IGCV

Die additive Fertigung revolutioniert mittlerweile weite Bereiche unterschiedlichster Branchen: nicht nur die Automobilindustrie oder das Segment Aerospace profitiert von Additiven Fertigungsprozessen. Zahlreiche neue Anwendungsgebiete sowie eine stetig wachsende Anzahl an Dienstleistern und Zulieferern möchten den Weg zum „additive Manufacturing” ebnen.

Um „Neueinsteigern“ sowie generell Interessierten das Thema additive Fertigung näher zu bringen, bietet die Süddeutscher Verlag Veranstaltungen GmbH am 11. Oktober 2016 in München sowie am 8. Dezember 2016 in Stuttgart das Seminar „ABC der Additiven Fertigung für Führungskräfte“ an. Angesprochene Zielgruppe sind Geschäftsführer, Betriebs- und Bereichsleiter, Technische Fach- und Führungskräfte, Leiter der Technologieentwicklung sowie das Innovationsmanagement als auch Planer, Vorentwickler und Entwicklungsingenieure. Das Seminar soll Führungskraft befähigen, den häufig als Hype bezeichneten Themenkomplex der additiven Fertigung einer objektiven Bewertung

zu unterziehen bzw. eine solche für deren Unternehmen fundiert planen zu können. Durch die zahlreichen Praxisberichte, die jeden Inhaltsblock dominieren, bekommen wird zudem ein Gespür für Best Practices vermittelt. Durch die Vermittlung zielgruppenorientiert aufbereiteter Fachinformationen sind die Teilnehmer nach dem Seminar auf dem aktuellen Stand der Technik und zudem in der Lage, eine erste Einschätzung zu Potenzialen der Additiven Fertigung in Ihrem Unternehmen zu treffen und neue Technologien systematisch einzuordnen. Weitere Informationen finden Sie unter

// www.sv-veranstaltungen.de /

Andras Hetenyi, Projektleiter Süddeutscher Verlag Veranstaltungen GmbH

„Unser Seminar vermittelt Führungskräften neue Geschäftsmodelle und Chancen für B2B-Modelle. Wir zeigen klar Lösungen auf, wie eine Implementierung additiver Fertigungsverfahren im eigenen Unternehmen gelingen kann! Das Thema Kalkulation mit Preisangaben sowie Praxisbeispiele runden die Seminarinhalte ab.“

IDEE

UMSETZUNG

Du hast eine Design-Idee, möchtest ein eigenes Produkt entwickeln oder benötigst Unterstützung beim 3D-Druck oder 3D-Entwurf? Lass dich von uns beraten und sieh dir die vielen Muster an, die wir in unserer Geschäftsstelle für dich bereitliegen haben. Deine Idee ist eine Reise, einen Anruf oder eine E-Mail wert!

Wir prüfen deine Idee auf Produktionstauglichkeit, beraten dich zu deinen Möglichkeiten und unterstützen dich während des Entwicklungsprozesses. Ob neuartige technische Raffinesse, vertrauliche Patententwürfe oder nie dagewesenes Design. Deiner Phantasie sind keine Grenzen gesetzt und bei uns in besten Händen. Für den 3D-Druck wird dein Entwurf in ein dreidimensionales Datengitter umgerechnet.

PRODUKTION

DEIN PRODUKT

Welches Material, welche Farbe soll dein Objekt haben? Gibt es die Möglichkeit, den Ausdruck nachzubearbeiten? Verfügbare Werkstoffe sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle. Einigen dieser Stoffe können Farbpigmente beigemischt werden, andere lassen sich sehr gut nachträglich färben. Wir helfen dir dabei, eine optimale Auswahl zu treffen.

Fertig! Dein individueller Entwurf, umgesetzt nach deinen Vorstellungen und mit unserer Unterstützung. Nun bist du an der Reihe, mach das Beste daraus und teile schon bald deine nächsten Ideen mit uns. Bei Freeform4U bekommst du nicht nur 3D-Druck, hier bekommst du Ideenentwicklung und wahrhaftiges Prototyping! Überzeuge dich selbst von unserem Service.

third DIMENSIONS magazine

Nachhaltigkeit ist Trumpf Angefangen hatte alles mit dem Interesse für den 3D-Druck. Während des Studiums wurden den beiden heutigen Ingenieuren Maximilian Dietrich und Maximilian Gunzelmann immer wieder die spannenden Möglichkeiten der additiven Fertigung und im speziellen des 3D-Drucks im FDM-Verfahren nähergebracht. Zusammen mit dem dritten Gründer Moritz Kölbel, einem Kaufmann und Innovation Consultant, kam so bereits sehr früh der Wunsch nach dem Schritt in die Selbstständigkeit auf. Gleichzeitig lernte das Trio aber auch die Probleme des FDM-Drucks kennen. Eine der größten Schwachstellen ist bis heute die Materialzufuhr und –verwendung. Schon nach den ersten eigenen Erfahrungen kam man zu dem Schluss, dass das Spulensystem unpraktisch ist. Außerdem spielt das Thema Nachhaltigkeit in diesem Bereich noch kaum eine Rolle. Es wird gedruckt und weggeschmissen. Aus diesen Beobachtungen heraus entstand die Idee des Filament Extruders, der später den Namen Re-Fila bekam. Ein Gerät mit dem sich viele dieser Probleme lösen lassen. Deshalb arbeitet das Mcubus-Team an einem innovativen Produkt, das all diese Probleme löst. Der „Re-Fila“ ist im Kern ein Filament Extruder, der noch weitere, sehr wichtige Funktionen mit sich bringt. In dem Gerät sind Sensoren verbaut, die genau messen mit welcher Geschwindigkeit der Drucker das Filament momentan verbraucht. Somit

kann über eine Just-in-time Steuerung die Extrusionsgeschwindigkeit genau an den Verbrauch angepasst werden. Das Verwenden und Zwischenspeichern auf Spulen ist dadurch nicht mehr nötig. Der Re-Fila kann endlos Filament produzieren das direkt an den Drucker weitergegeben wird. Und das ganze ohne Eingriffe in die Drucker Soft- oder Hardware. Die einfache Bedienung des Re-Fila steht dabei besonders im Fokus. Mcubus möchte den 3D-Druck für jedermann leicht zugänglich und erschwinglich machen. Dazu gehört auch die Steuerung per intuitiven Touchscreen und für Fortgeschrittene Benutzer die Möglichkeit individuelle Druckprofile und neuartige Materialdaten als Voreinstellung zu speichern und daher jederzeit abrufbar zu machen. In Zukunft wird es auch möglich sein, die Farben des Filaments zu bestimmen und während des Drucks zu verändern - sowie über einen Schredder-Aufsatz, dem “Re-Grinder“, Altplastik ohne Umwege wieder zum Drucken verwenden. Weitere Informationen zum innovativen Re-Fila finden Sie unter

// www.mcubus.com /

Moritz Kölbel Geschäftsführer Mcubus

„In den nächsten Jahren werden wir durch innovative Ideen die Materialzufuhr für FDM Drucker Nachhaltiger, günstiger und flexibler gestalten.“

/ n e ws

Visual Caffeine Mit dem „MakerSpace“ bietet die Münchner UnternehmerTUM GmbH eine einzigartige Infrastruktur, um Ideen und Innovationen zu realisieren. Der MakerSpace ist eine öffentlich zugängliche Hightech-Werkstatt, die Start-Ups, Ingenieuren, Architekten, Designern und Makern den Zugang zu Maschinen und einer kreativen Community eröffnet. Wir stellen ab dieser Ausgabe in regelmäßigen Abständen interessante Projekte aus der Garchinger Ideenschmiede vor. Im Büro können viele Menschen nicht ihr volles Potenzial ausschöpfen, weil das Licht zu statisch ist. Sonnenlicht hingegen ist dynamisch - morgens reich an blauen und abends reich an warmen, rötlichen Wellenlängen. Um dieses Problem zu lösen, hat das Münchner Startup „HEAVN“ die Schreibtischleuchte „HEAVN One“ mit Unterstützung des MakerSpace entwickelt. Die „Vollspektrum Schreibtischleuchte“ bildet die verschiedenen Eigenschaften von Sonnenlicht dynamisch nach. Laut den Gründern Raphael Haase, David Austing und Stephan Förtsch „stellt sich ein Gefühl wie visuelles Koffein ein”. Basierend auf neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen haben die drei ein Beleuchtungssystem entwickelt, das Produktivität und Wohlbefinden unterstützen kann. Zusätzlich zur

Schreibtischleuchte wurde eine App entwickelt, die es ermöglicht, den eigenen „Lieblings-Sonnenort“ einzustellen. Im Falle von akuter Müdigkeit spendet die Leuchte durch die Betätigung des “KaffeeKnopfes” eine dreißigminütige Lichtdusche, die auf gesunde Art stimuliert. Für Entwickler bietet das Startup zusätzlich eine API an. Mit dieser lässt sich HEAVN in jedes „SmartHome“-System integrieren. HEAVN sucht nun per Crowdfunding Kampagne auf der renommierten Plattform „Kickstarter.com“ Unterstützer. Weitere Informationen zum innovativen Leuchten-Konzept finden Sie unter

// www.heavn.io / // www.kickstarter.heavn.io /

third DIMENSIONS magazine

Bikers Dream Ob es um kleine personalisierte Figuren oder um Bauteile für Roboter, Flugzeuge oder Motorräder geht: Im 3D-Druck liegt auf jeden Fall die Zukunft der Fertigung. Die Airbus-Group-Tochterfirma APWorks bietet ihren Kunden aus Luftfahrt, Automobilbau und Robotik anspruchsvolle, bionisch optimierte Metall-Komponenten aus dem Drucker.

Jetzt zeigen die Münchner mit dem „LightRider“, einem Elektromotorrad, welche Möglichkeiten die Technologie heute schon bietet. Der fahrfertige Motorrad-Prototyp wiegt 35 kg, wovon der Rahmen gerade einmal 6 kg ausmacht. Verglichen zu anderen Elektromotorrädern dieser Klasse eine Gewichtsersparnis von 30%. Ein 6 kW starker Elektromotor

beschleunigt das Zweirad in wenigen Sekunden auf 80 km/h. Hergestellt wurde es aus der speziell entwickelten Aluminium-Legierung „Scalmalloy“. Ermöglicht wurde das geringe Gewicht durch neueste Produktions- und Designtechnologien: Per Simulation fanden die Entwickler von APWorks die bestmögliche Struktur, um die bei der Fahrt auftretenden Belastungen aufzunehmen. Das

/ n e ws

Leicht wie Aluminium, fest wie Titan Scalmalloy, ist eine der jüngsten Materialentwicklungen der Airbus Group. Das Material wurde ursprünglich für Umformverfahren entwickelt. Weitere Forschungen durch Airbus Group Innovations führten zum jetzigen Scalmalloy mit seiner außergewöhnlich hohen Dauerfestigkeit und Zähigkeit. Diese Legierung hat sich beim 3D-Druck in verschiedensten Pulverbettverfahren bewährt. Scalmalloy ist eine korrosionsbeständige Aluminiumlegierung mit nahezu der spezifischen Festigkeit von Titan. Speziell entwickelt für die additive Fertigung, kombiniert es eine hohe Festigkeit mit einem außergewöhnlichen Maß an Duktilität. Das bedeutet, dass sich der Werkstoff erst verformt, bevor er zerbricht. Diese Kombination macht ihn besonders interessant für zahlreiche Anwendungen in der Robotik, Automobilbranche und Luftund Raumfahrt.

Ergebnis erinnert nicht zufällig an ein Exoskelett – schließlich wurde ein Algorithmus angewandt, der bionisch arbeitet: Natürliche Wachstumsprozesse geben dabei vor, welche Lastpfade stärker auszuführen sind, und welche weniger stark. Das Ergebnis der Optimierung erinnert nur noch entfernt an ein Motorrad, wie man es heute kennt. „Eine derart komplex verzweigte Hohlstruktur ist mit konventionellen Herstellungsprozessen wie beispielsweise dem Schweißen oder Fräsen nicht realisierbar. Die additive Fertigung ermöglicht die Produktion von Bauteilen mit wesentlich weniger Einschränkungen als dies traditionelle Herstel-

lungsverfahren mit sich bringen“, erläutert Joachim Zettler, Geschäftsführer der Airbus APWorks GmbH, das Ergebnis der Berechnungen. So entstand der Rahmen aus tausenden 60 Mikrometer dünnen Schichten. Der Gestaltung waren dabei keine Grenzen gesetzt: So können Kabel und Leitungen durch die Hohlstruktur laufen und sämtliche Anschraubpunkte integriert werden. Das Ergebnis: der Rahmen ist über 30% leichter als bisherige Konstruktionen. Was nach Zukunftsmusik klingt, ist bereits Realität. Eine auf 50 Stück limitierte Version kann ab sofort vorbestellt werden!

// www.lightrider.apworks.de /

third DIMENSIONS magazine

Personal Touch Der 3D-Druck erobert immer weitere Bereiche – auch in Kunst, Kultur und Mode. Neben Bekleidung oder Schmuck, können sich Kaufinteressierte zwischenzeitlich auch ihre individuellen Brillenmodelle gestalten und anfertigen lassen.

Powder & Heat ist einer der innovativen Anbieter der personalisierte, maßangefertigte Brillenmodelle anbietet – von der Konfiguration mittels 3D-Konfigurator bis hin zur Fertigung. Modernste Techniken, hochwertigste Materialien und regional gefertigte Einzelteile bieten, kombiniert mit eigens dafür entwickelten Softwarelösungen, neue und einzigartige Brillen, die bis ins Detail auf deine Wünsche angepasst werden. Die extrem leichten und hervorragend anpassbaren Modelle werden mittels selektivem Lasersinterverfahren Schicht für Schicht aufgebaut. Ein dezentes Brand-Labeling auf der Innenseite im Bügel unterstreicht zusätzlich den hochwertigen Charakter. Das Modell „The Bavarian“ wurde zum Beispiel, entsprechend gegenwärtiger Trends, besonders dünnwandig gestaltet, ist in verschieden Größen, Passformen sowie einer Vielzahl an Farbvariationen erhältlich. Ein weiteres Modell, „The Flamboyant“, ist eine sportive Sonnenbrille, erhältlich in verschiedenen Größen und einer Vielzahl an Farbvariationen, bei der die positiven Eigenschaften des selektiven Lasersinterverfahrens perfekt umgesetzt wurden. Die mit einem T-Profil ausgestattete Brille ermöglicht minimalste Wandstärken und ist ergonomisch optimal geformt, um das Gesicht und die Augen vor Wind und Sonne zu schützen. Neues Design, Individualisierung sowie Personalisierung – additive

Fertigungsverfahren werden in Zukunft den Käufern als auch den Herstellern neue Wege eröffnen. Weitere Informationen zu den innovativen und individuellen Brillenmodellen von Powder & Heat finden Sie unter

// www.powder-heat.de /

Manuel Breit Geschäftsführer Powder & Heat

„Unsere Brillen-Designs werden per Computermodell im Lasersinterverfahren hergestellt. Ein Laser verschmilzt schichtweise Polyamid aus einem Pulverbett zu jeder denkbaren Form. So entsteht die Basis für eine individuelle Brille, Schicht für Schicht. Die extrem leichten Gestelle werden geschliffen, gefärbt und poliert, mit besten Gläsern versehen um dann in die Freiheit entlassen zu werden.“

/â&#x20AC;&#x201A; n e ws

third DIMENSIONS magazine

Hot Metall Printing

Die Vorteile des 3D-Drucks sind bekannt: Schnellere Produktions-Intervalle, Kosteneinsparungen sowie Konstruktionsfreiheit, die zus채tzlichen Mehrwert bieten. Lassen sich diese Vorteile auf den Metall 3D-Druck 체bertragen? Wo steht die Technologie heute? Dr. Ingo Uckelmann, Technical Manager Metal 3D Printing, Materialise GmbH Bremen, gilt als Experte in puncto Metall 3D-Druck und gibt uns in einem Kurzinterview Einblicke in eine faszinierende Technologie. Herr Dr. Uckelmann der 3D-Druck ist erwachsen geworden, wie sieht es beim 3D-Metalldruck aus? Zun채chst hatte die Technologie mit Akzeptanzproblemen zu k채mpfen. Es galt zu beweisen, dass

/ co r p o rate Produkte und/oder kleine Serien zu finden sind. Beispiele sind Radaufhängungen eines Rennwagens (Leichtbau), konturnahe Kühlungen in Werkzeugen (hohe Funktionalität) und Komponenten im Bereich Medizintechnik (kleine Serien).

gedruckte Produkte mindestens genauso gut sind wie herkömmliche Komponenten. Mit dem Einzug des Metall 3D-Drucks in die Luftfahrt ist der Beweis erbracht. Nun gilt es, den Metall 3D-Druck in der Breite bekannt zu machen und anzuwenden. Konkret, was ist heute im 3D-Druck Metalldruck realisierbar? Grundsätzlich lässt sich jedes metallische Produkt fertigen, das herkömmlich per Drehen, Fräsen, Gießen, Walzen produziert wird. Praktisch sind wir durch die verfügbaren Maschinen in der Größe beschränkt, hinzukommen die im Vergleich zu den oben genannten Fertigungsverfahren leicht höheren Kosten. Daher sehen wir den Metall 3D-Druck in Branchen, wo Leichtbau, hohe Funktionalität der

Viele Anwender überlegen auf 3D-Metalldruck umzusteigen, wie überzeugen Sie diese? Der 3D-Metalldruck eröffnet bei der Gestaltung komplett neue Möglichkeiten. In vielen Fällen entstehen Lösungen, die auf andere Weise nicht realisierbar sind. Anders als beim Guss- oder Zerspanungsverfahren sind hochkomplexe innere Strukturen möglich: die etwa bei Prothesen das Verwachsen mit dem Körper erleichtern oder in Turbinen die Strömungseigenschaften verbessern. Andere Lösungen vereinfachen die Montage, benötigen weniger Platz oder sind länger haltbar. Weitere Anwendungen sehe ich im Bereich Maschinenbau. Dort, wo Massen hoch beschleunigt werden und somit die Reduktion der Trägheit wichtig ist: etwa Sport- und Rennwagen, Web- und Nähmaschinen, Verpackungsmaschinen, allgemein Koppelgetriebe. Hinzu kommen Vorrichtungen und Sonderwerkzeuge in der Fertigung, die nur in kleinen Stückzahlen benötigt werden, wie in den Bereichen Automotive oder Luft- und Raumfahrt. Inwiefern ist der 3D-Metalldruck in Serie ein Thema für Sie? Im Ergebnis ist der Metall 3D-Druck bereits in der Serie angekommen, auch wenn es zunächst kleinere Serien von bis zu 500 Stück pro Jahr handelt.

// www.materialise.com /

Vita Dr. Ingo Uckelmann 1996 – 2001 Studium Maschinenbau RWTH Aachen zum Dipl.-Ing. 2001 – 2015 Berufliche Tätigkeit Dentalindustrie mit dem Kernthema Metall 3D-Druck 2001 – 2006 Berufsbegleitende Promotion am Fraunhofer ILT zum Dr.-Ing. 2007 – 2009 Berufsbegleitendes Studium zum MBA Seit 2015 Technischer Leiter Metall 3D-Druck Materialise

third DIMENSIONS magazine

Satellitentechnik setzt auf 3D-Druck Additive Manufacturing macht mehr als nur Schlagzeilen. Die industrielle Revolution des 3D-Metalldrucks setzt Zeichen der Veränderung von Fertigungsstrategien. Und es werden Fakten geschaffen, die einen prinzipiellen Paradigmenwechsel für die Fertigung von Metallteilen ankündigen.

Europas größtes generativ gefertigtes Bauteil im Orbit: Ein Antennenträger für Satelliten aus Aluminium entstand auf einer X line 1000R von Concept Laser

Einmal mehr zeigt sich die Luft- und Raumfahrt als Innovationstreiber und Speerspitze der digitalen Fertigung. Das jüngste Signal kommt von „Thales Alenia Space“. In Zusammenarbeit mit dem 3DDruck-Dienstleistungsunternehmen Poly-Shape entstanden generativ gefertigte Teile für die neuen südkoreanischen Kommunikationssatelliten Koreasat-5A und Koreasat-7. Die Antennenträger Koreasat-5A und Koreasat-7 werden die bislang größten Volumenteile des pulverbettbasierten Laserschmelzens von Metallen aus Europa im Orbit sein. Mit Abmessungen von 447 x 204,5 x 391 mm – und das bei einem Gewicht von nur 1,13 kg – kann man von Leichtbauteil sprechen. Die generativ gefertigten 3D-Bauteile dienen als Basisträger der Antennen der Satelliten Koreasat-5A und Koreasat-7, welche zur Kommunikation mit der Bodenbasis eingesetzt werden. In beiden Satelliten wurde ein identisches Teil verbaut. Die Abmessungen waren dabei eine echte Herausforderung für Thales Alenia Space. Sie wurden von der französischen PolyShape SAS hergestellt. Diese ist ein renommierter Partner der Luft- und Raumfahrtindustrie, wenn es um Prototyping, 3D-Metalldruck und Montagen geht. Aluminium (Al) ist aufgrund von Gewicht und thermischer Leitfähigkeit das häufigste metallische Material für Satelliten. Je weniger Gewicht in den Orbit gebracht werden muss, desto besser. PolyShape verfügt über 28 3D-Metalldruckanlagen, die verschiedene Bauraumgrößen aufweisen. Die größte Bauraumdimension für das 3D-Drucken mit

/ co r p o rate leistungsgerechte Geometrie, Bionik und Leichtbau zu trimmen. Das Design wurde in mehreren Durchläufen bei Thales Alenia Space optimiert (AM design optimization), beispielsweise auf die verschiedenen Techniken des Fügens und Montierens. Zudem wurde es in die Umgebung des Satelliten feinjustiert, um eine maximale Passgenauigkeit zu gewährleisten. Der Herstellungsprozess konnte dank des Verfahrens in einem Schuss, also ohne den bisherigen Montageaufwand, gefertigt werden. Es ergab sich auch ein deutlich verbessertes Leichtbaupotenzial. 22% der Masse wurden eingespart. Das Projekt zeigte anhand beeindruckender Ergebnisse die Potenziale der additiven Fertigung in der Raumfahrt auf und wird sicher nicht das letzte dieser Art sein. Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter

// www.thalesaleniaspace.com / // www.concept-laser.de /

Aluminium ist bei Poly-Shape derzeit eine X line 1000R von Concept Laser. Der Übergang auf additive Fertigung bedeutet auch ein Umdenken in der Konstruktion. Um die Potenziale des Laserschmelzens vollständig auszuschöpfen, macht es keinen Sinn, eine Geometrie 1:1 nachzubauen. Leichtbau und Bionik erfordern ein verfahrensgerechtes Konstruieren. Dazu werden CAE/CAD-gestützte Methoden angewandt, um die 3D-Bauteile auf

Ursprüngliches Design: Konventionelles Bauteil aus 9 Teilen montiert und mit einem Mehrgewicht von 22 %.

third DIMENSIONS magazine

Jetzt wird es bunt Die Lasersintertechnologie ist die erste additive Fertigungstechnologie, mit der es aus wirtschaftlicherund qualitativer Sicht möglich ist, Endprodukte herzustellen. Doch der Weg zum finalen Produkt ist lang und der Gesamtprozess nach der Fertigung eines Bauteils bei Weitem nicht abgeschlossen. Während es innerhalb des 3D-Drucks in den letzten Jahren entscheidende Weiterentwicklungen hinsichtlich Technologien und Materialien gab, blieben diese im Bereich Post-Processing nahezu vollkommen aus. Die Münchner Firma DyeMansion hat genau das erkannt und beschäftigt sich deshalb damit, automatisierte Lösungen und Systeme zur Veredelung lasergesinterter Kunststoffteile zu entwickeln.

DyeMansion wurde 2013 unter dem Namen „Trindo“ gegründet. Angefangen als Dienstleister für additiv gefertigtes Handyzubehör, vertrieben die beiden Gründer Felix Ewald und Philipp Kramer damals Handyhüllen im Corporate Design großer Firmen. Als sich nach den ersten verkauften Hüllen die Hosentaschen ihrer Kunden einfärbten und sich die Farbe von den lasergesinterten Teilen löste, begannen Ewald und Kramer mit der Entwicklung ihrer eigenen Färbelösung. Aus Trindo wurde „DyeMansion“. Noch im gleichen Jahr investierte EOS-Gründer Dr. Hans Langer in das Unternehmen. Seitdem ist viel passiert. Zusammen mit einigen großen Dienstleistern aus der Branche wurde die Färbelösung während der Pilotphase in den letzten Monaten optimiert und Hard- sowie Software entsprechend angepasst. Das DyeMansion Team wuchs von vier auf mittlerweile 14 Mitarbeiter. Mit der „DM60“ geht im August nun das erste

Auch individuelle Farbtonentwicklungen auf Basis von RAL oder Pantone sind möglich.

System in Serie. Die vollautomatisierte Färbeanlage ermöglicht reproduzierbare Färbeergebnisse und kann beispielsweise bis zu 250 Brillen pro Durchlauf einfärben. Dank ihres variablen Färbevolumens, welches über die Farbkartuschen und Prozessparameter gesteuert wird, bietet die DM60 vielseitige Nutzungsmöglichkeiten.

/ tec hn o l o g y Neben 17 Standardfarben sind ebenfalls individuelle Farbtonentwicklungen auf Basis von RAL oder Pantone möglich. Das Verfahren ist ein chemischer Prozess, der unter Druck und Hitze abläuft. Die Farbe dringt dabei bis zu 0,2 Millimeter in die Bauteile ein und ist mit der entsprechenden Oberflächenbearbeitung anschließend sowohl schmutz- und wasserabweisend als auch UV-beständig. Da das Verfahren geometrieunabhängig anwendbar ist, gibt es derzeit viele Anwendungsbereiche für. Und nicht nur der Markt für 3D gedruckte Brillen boomt - auch in der Orthopädietechnik oder der Automobilbranche findet das Verfahren der Münchner großen Anklang. Langfristig ist es das große Ziel der Münchner, neben dem Einfärben, weitere Schritte im Post-Processing additiv gefertigter Bauteile zu automatisieren, umso den Anforderungen der Industrie 4.0 gerecht zu werden. Weitere Informationen finden Sie unter

Felix Ewald CEO & Gründer DyeMansion

„Es wird überall davon geredet, dass sich der Markt weg von Prototypen hin zur additiven Serienfertigung entwickelt. Dafür sorgen neue Technologien und Materialien sowie immer schnellere Maschinen. Nur im Bereich Post-Processing gab es in den letzten Jahren weder entscheidende Weiterentwicklungen noch neue Innovationen. Wir sind angetreten, um das zu ändern.“

// www.dyemansion.de /

Die Färbeanlage DM60 – unter Druck und Hitze dringen die Farben in den Kunststoff ein.

third DIMENSIONS magazine

Schallgeschwindigkeit Das Projekt „Hyperloop“ stammt aus der Feder von Elon Musk, der nicht nur PayPal verwirklicht, sondern auch namhafte Firmen wie Tesla oder SpaceX gegründet hat. In Zusammenhang mit der Raumfahrt steht auch sein neuester Coup. Dabei soll eine Kapsel Menschen beinahe mit Schallgeschwindigkeit transportieren. Für das Konzept des Hyperloops hat Musk einen Wettbewerb ausgerufen. Im Rahmen der wissenschaftlichen Arbeitsgemeinschaft für Raumfahrt und Raketentechnik

(WARR e.V.) beteiligen sich auch Studenten der TU München an dem internationalen Wettstreit – und die MBFZ toolcraft GmbH unterstützt das Hyperloop-Projekt. Das Team der TU München ist mit seiner Idee unter die besten 22 Teams gekommen. Daher dürfen sie ihr Konzept verwirklichen und an der finalen Runde diesen Sommer in Kalifornien teilnehmen. Der Hyperloop ist ein Hochgeschwindigkeitszug, der sich nahezu mit Schallgeschwindigkeit in

Toolcraft unterstützt das Projekt mit einem zweiteiligen Zwischengehäuse für die Lagerung des Verdichters.

Der Hyperloop – ein Hochgeschwindigkeitszug, der sich nahezu mit Schallgeschwindigkeit fortbewegt.

/ tec hn o l o g y

einer teilevakuierten Röhre fortbewegt. Hierfür implementieren die Studenten ein magnetisches Schwebesystem, das die Reibung auf den Schienen minimieren soll. Zugleich kommt ein Verdichter zum Einsatz, um den Luftstrom um die Kapsel drastisch zu reduzieren. Für die Lagerung des Verdichters benötigen sie ein zweiteiliges Zwischengehäuse. Für dieses Gehäuse suchten die Studenten ein Fertigungsunternehmen. Auf einer realen Teststrecke muss ein 2/3-Model bei einer Geschwindigkeit von Mach 0.4 zeigen, wie ausgereift das Konzept ist. Final sollen zwei Röhren neben oder über Autobahnstraßen führen – auf Stützen, um Unebenheiten des Geländes auszugleichen. In Deutschland scheint die Idee kaum umsetzbar. In Kalifornien jedoch finden sich günstige Bedingungen – auch für die Stromerzeugung mittels Solarzellen, die auf den Röhren montiert werden. Weitere Informationen zu toolcraft finden Sie unter

// www.toolcraft.de /

Christoph Hauck, Geschäftsführer MBFZ toolcraft GmbH

„Wir freuen uns sehr darüber, dass sich die Studenten an uns gewandt haben. Die Idee klingt nach Science Fiction, kann aber in naher Zukunft Wirklichkeit werden.“

third DIMENSIONS magazine

/ te c h n o l o g y

Immer additiv? Bereits für eine kleine Anfragemenge kann der Break Even statt mit additiver Fertigungstechnologie auch zu Gunsten eines einfachen Werkzeuges erreicht werden. So auch im Falle der Fertigung der Halterahmen für die LEDEinsätze der Blaulichtsysteme für Krankenwagen, welche bei der cirp GmbH geplant und gefertigt wurden.

Ein Blaulichtsystem besteht grundsätzlich aus einem tragendem Rahmen, einer klar transparenten Abdeckscheibe und acht LED-Einsätzen. Diese LED-Einsätze bestehen aus einer Optik, einer Platine mit vier Hochleistungs-LEDs und einem Kühlkörper. Die Einsätze können zudem in anderen Farben für andere Länder ausgeführt sein. Die elektrischen Baugruppen werden mit Hilfe kleiner Halterahmen in das System eingeklippt. Der Hersteller der Blaulichtsysteme ging von einem Bedarf von 1500 dieser Halterahmen für die LED-Einsätze aus und vertraute für die Komponentenfertigung auf die Technologien der cirp GmbH. Die exakte Ausführung wurde gemeinsam mit cirp über den Weg des selektiven Lasersintern (SLS) entwickelt. Inzwischen bietet das SLS-Verfahren eine breite Palette an Farben an, in denen die gesinterten Teile nach Kundenwunsch einfärben lassen. Für die Serienfertigung wurde schnell festgestellt, dass der Break Even bei einer Stückzahl von 1500 bereits erreicht ist und sich somit die Investition in ein „klassisches“ Produktionswerkzeug lohnt. Fazit: Mit Lasersintern steht ein Fertigungsverfahren für präzise, haltbare Kunst-

stoffteile zur Verfügung, das sowohl als Entwicklungswerkzeug als auch für die Serienfertigung von kleinen und mittleren Stückzahlen in Frage kommt. Abhängig von der Bauteilgröße und der Bedarfsprognose über die Produktlebensdauer lohnt sich der Vergleich mit schnellen, bezahlbaren Rapid Tooling Werkzeugen. Weitere Informationen finden Sie unter

// www.cirp.de /

third

DIMENSIONS

magazine

3D-Printing Additive Manufacturing

Medical

Conferences Automotive Product design

Education

Where ideas take place… third dimensions magazine

Aerospace Technologies Dental Materials

Prototyping

Get a deeper View inside the Market! The „third dimensions magazine“ reports independently and globally about companies, products, technologies and services around 3D-Printing and Additive Manufacturing.

More Information? www.thirddimensions.net

PARADISE FOR MAKERS!

1.500 qm große Hightech-Prototypen-Werkstatt •• Professionelle Maschinenkurse und Workshops •• Zugang zur Munich Maker Community •• Veranstaltungskoordination (z.B. Firmenevents) ••

Lichtenbergstraße 6 | 85748 Garching info@maker-space.de | www.maker-space.de Telefon: 089 189 469-270