Komplexe Geometrien mit 3D-Druck: Mit der additiven Fertigung wird die design-getriebene Produktion Realität.
Mit dem industriellen 3D-Druck richtet sich die Komplexität eines Bauteils nicht mehr nach dem Herstellungsverfahren, sondern nach der gewünschten Funktion und dem Design des Produkts. Komplexe Geometrien, also dreidimensionale Strukturen mit Hinterschnitten oder Hohlräumen, lassen sich mit konventionellen Technologien wie Fräsen, Drehen oder Gießen meist gar nicht oder nur zu unverhältnismäßig hohen Kosten herstellen.
Was heißt das konkret?
Sämtliche, mit einem 3D-CAD-Programm konstruierbaren Formen lassen sich mittels additiver Fertigungstechnologie herstellen. Es gibt so gut wie keine Einschränkung – auch nicht bei der Fertigung hohler Strukturen. Das ist deshalb möglich, weil nur an den Stellen ein Materialauftrag erfolgt, an denen dies vorgesehen ist. Die additive Fertigung gewährt Entwicklern maximale geometrische Konstruktionsfreiheit, die Komplexität spielt dabei für die Produktionskosten eine eher untergeordnete Rolle. Häufig lassen sich aufgrund des geringeren Materialverbrauchs Kosten sogar deutlich reduzieren.
Die EOS-Technologie war die logische Wahl, denn wir fertigen Kleinserien mit komplexen Formen. Wir haben die Hochtemperaturanlage EOS P 800 frühzeitig eingeführt und konnten im Entwicklungszyklus der OsteoFab™-Technologie schnelle Fortschritte erzielen. EOS hat uns durch den gesamten Prozess hinweg begleitet.
3D-Druck in der Praxis Permedica: Additive Fertigung verbessert Implantate
3D-Druck einer Hüftgelenkspfanne
Mehrere Strukturen in einem Teil
Dank 3D-Druck kann das Implantat deutlich optimiert werden. Die Hüftgelenkspfanne besteht aus festen Abschnitten, die für die nötige Stabilität sorgen und Elementen mit rauen Strukturen. Diese sind unterschiedlich aufgebaut, sodass das Implantat fest verankert wird: Grobe Strukturen sind vorteilhaft für die Druckübertragung, kleinere unterstützen die anfängliche Fixierung. So vereinfacht die komplexe Oberflächenstruktur die Osseointegration, also das Verwachsen zwischen dem lebenden Knochengewebe und der Oberfläche des Knochenimplantats.
Flexible Strukturanpassung möglich
Das komplette Implantat wird in einem Produktionsschritt vom 3D-Drucker hergestellt und wäre mit konventionellen Fertigungsmethoden kaum zu realisieren. Dabei können dank der hohen Flexibilität der additiven Fertigung Struktur, Oberflächenrauigkeit und Porengröße für jeden Patienten individuell festgelegt werden. Zusammen mit dem Additive Minds-Team von EOS und dem etablierten Metall-3D-Drucksystem EOS M 290 gelingt Permedica die Realisierung eines völlig neuen Produkts.
Bionische Strukturen Die Natur als Vorbild für die additive Fertigung
Evolutionäre Prozesse haben biologische Strukturen in großer Fülle und Vielfalt geschaffen: Über 1 Million Tier- und rund 500.000 Pflanzenarten sind heute bekannt. Diese biologischen Systeme besitzen häufig optimal an ihren Lebensraum angepasste Formen und Strukturen, die mit minimalem Material- und Energieaufwand entstehen. Das interdisziplinäre Forschungsfeld Bionik will dieses riesige Potenzial nutzen, indem es die natürlichen Baupläne für technische Anwendungen adaptiert.
Konventionelle Fertigungsverfahren stoßen hier an ihre Grenzen. Die additive Fertigung bietet dagegen maximale Konstruktionsfreiheit. Mit unserer Technologie haben Sie im Bereich Entwicklung die Möglichkeit, kostengünstig Prototypen zu bauen, zu verwerfen, neu zu konstruieren und weiter zu optimieren. Damit spart die werkzeuglose Fertigung Zeit und Geld bei gleichzeitig immensen Chancen. So entstehen disruptive Innovationen in der Medizin, etwa im Bereich Ergonomie, oder in der Luftfahrt, hier insbesondere in Bezug auf Aerodynamik.
Der additiv gefertigte Festo-Greifer DHDG ist ein bionisches Greiforgan, das Gegenstände sanft, flexibel und dennoch kraftvoll greifen sowie sicher absetzen kann. Seine Form und Funktion orientieren sich an der Natur. Mit der FORMIGA P 100 von EOS konnte der Automatisierungsspezialist Festo schnell und wirtschaftlich die benötigten Teile in einer Kleinserie herstellen.
Das Ergebnis überzeugt.
Dank der überlegenen Konstruktionsfreiheit kann sich die Produktion flexibel nach dem Design richten. Durch das Integrieren von Funktionen in die Bauteile während der Fertigung konnte Festo die Zahl der Einzelteile und den Montageaufwand erheblich reduzieren. Der so entstandene Greifer ist leicht und langlebig. Auch die Wirtschaftlichkeit stimmt: Durch die werkzeuglose Herstellung konnte Festo Zeit und Geld sparen.
3D-Druck implementieren Design-Freiheit richtig ein- und umsetzen
Umdenken lohnt sich: Um die Ecke bohren geht nicht, Hohlräume drucken aber schon. Die geometrische Konstruktionsfreiheit, die durch den industriellen 3D-Druck geschaffen wird, lässt Konstrukteuren neue Freiräume. Das erfordert Know-how und eine neue Herangehensweise bei der Konstruktion.
Wir unterstützen Sie gerne dabei, die Vorteile der additiven Fertigung vollständig nutzen zu können. Kontaktieren Sie uns!
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Vorteile additiver Fertigung Mehrwert generieren durch industriellen 3D-Druck
Die Vorteile des 3D-Drucks sind vielseitig. Mit EOS-Technologie lassen sich höchst komplexe Bauteile mit Funktionsintegration und maximaler Produktindividualisierung in kurzer Zeit entwickeln und fertigen.
