3D-Printer verkürzt die Produkt-Entwicklungszeiten

„Gedrucktes“ zum Anfassen

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Ein ThermoJet-Printer hilft Alcatel, Produktentwicklungszeiten zu verkürzen. Der Drucker wird im Konstruktionsbüro der Niederlassung im britischen Greenwich eingesetzt. Er produziert dort für die Submarine Networks Division dreidimensionale Modelle, die zur Konstruktionsprüfung benötigt werden.

Der Autor Ortwin T. Maisel ist Fachjournalist in Stuttgart und erstellte den Beitrag im Auftrag der 3D Systems GmbH, Darmstadt

Der ThermoJet spielt eine entscheidende Rolle bei Alcatel,den Entwicklungszyklus eines Unterwasser-Verstärkers zu verkürzen und somit einem reduzierten Time-to-market-Anspruch gerecht zu werden. Ein Verstärker dieses Typs verrichtet seinen Dienst üblicherweise bis zu 25 Jahre lang auf dem Meeresgrund. Sorgfältige Konstruktion und Ausführung sind unter solchen Umgebungsbedingungen ausschlaggebend für Leistung und Lebensdauer – schließlich ist die Wartung hier schwierig und teuer. Ein wesentliches Entwicklungsziel ist die Reduzierung Verstärkergröße. Gerade auf diesem Gebiet kann der ThermoJet einen wesentlichen Beitrag leisten. Mit seiner Hilfe „druckt“ das Konstruk-tionsteam schnell, einfach und maßgenau Komponenten aus und überprüft Passform und Konstruktion direkt am Modell.
Funktioniert wie ein Tintenstrahldrucker
„Ausdrucken“ ist die passende Bezeichnung. Der ThermoJet funktioniert wie ein Tintenstrahldrucker. Aus mehreren Hundert feiner Düsen sprüht der Plotter ein Thermopolymer und lässt so in feinen Schichten Konzept-Modelle entstehen. Einzige Voraussetzung: die entsprechenden CAD-Daten müssen zur Verfügung stehen. Der Drucker arbeitet zudem leise und geruchlos und eignet sich so für den direkten Einsatz in einer Büroumgebung.
Die Nachbearbeitung der Modelle ist schnell und einfach: Mit einem kräftigen Pinsel oder einer kleinen Spachtel müssen die Stützkonstruktionen an herausstehenden oder überhängenden Teilen abgebürstet werden. Da das Material unproblematisch bei Hautkontakt ist, sind dazu keine Sicherheitsvorkehrungen notwendig. Um bestimmte Bereiche und Funktionen an einem Modell noch besser hervorzuheben, lässt es sich an-schließend mit herkömmlichen Lacken farbig gestalten.
„Druck“-Jobs selbsttätig verarbeiten
Die Anlage ist netzwerkfähig, sie verwaltet „Druck“-Jobs verschiedener Workstations selbsttätig und arbeitet sie wie ein Drucker oder Plotter nacheinander ab. Sobald der Konstrukteur seinen Entwurf im CAD-Programm abgeschlossen hat, schickt er die Daten über das normale Büro-Netzwerk an den ThermoJet. Die Bedienung ist nicht schwieriger als bei einem normalen Büro-Drucker. Produktdesigner und Konstrukteure erhalten ohne großen Aufwand echte, dreidimensionale Modelle, die als Designstudien oder als Grundlage für eine bessere Kommunikation in der Entwurfsphase dienen.
Schnell amortisiert
Vor der Anschaffung des ThermoJet ließ Alcatel dreidimensionale Modelle von einem Dienstleister anfertigen. Da für jede einzelne Komponente oft mehrere Iterationen notwendig sind, hatte das Konstruk-tionsteam nicht nur mit den Kosten, sondern auch immer wieder mit Verzögerungen zu kämpfen. Auch der attraktive Preis spielte bei der Anschaffung eine Rolle. Die Kosten hatten sich schon nach kurzer Zeit amortisiert. Christine Jaques, bei Alcatels Submarine Networks Division verantwortlich für EDV und Produktdaten-Systeme, erklärt dazu: „Wie viele andere produzierende Unternehmen stehen auch wir unter dem ständigen Druck, die Time-to-Market weiter zu verkürzen und die Kosten zu senken, natürlich ohne unser Innovationspotenzial oder die Qualität zu opfern. Mit dem ThermoJet können wir dreidimensionale Modelle in einem Bruchteil der Zeit und Kosten herstellen. Die Abhängigkeit von einem Dienstleister behinderte unsere Flexibilität bei der Produktentwicklung und reduzierte den Zeitgewinn durch das Handling. Zusätzlich können wir den Entwicklungsprozess viel besser kontrollieren, einfach weil das System direkt im Haus steht.“Alcatel ist weltweit führend bei schlüsselfertigen UnterwasserAnwendungen, bei der Entwicklung, Installation und Wartung vollständiger Telekommunikationssysteme – vom Unterseekabel bis in die Städte auf allen Kontinenten. Telekommunikationsverbindungen auf dem Meeresgrund erleben gerade als Ergänzung zu kabellosen und satellitengestützten Systemen einen Boom. Die Impulse für Untersee-Netzwerke gehen vor allem vom Internet aus, das mit seinem Bedarf an großen Bandbreiten auch neue Möglichkeiten für Alcatel schafft. „Als Marktführer sind wir natürlich daran interessiert, ständig neue Produkte zu entwickeln und bestehende Technologien zu verbessern, um weiter wachsen zu können,“ kommentiert Jacques. „Der ThermoJet bietet uns die Möglichkeit, die Entwicklungszyklen für Produkte und ganze Systeme zu verkürzen und bei Untersee-Netzwerken weiter an der Spitze zu bleiben.“
Einsatzmöglichkeiten
Der ThermoJet-Drucker wird in erster Linie zu Fertigung von Konzeptmodellen eingesetzt, die die Kommunikation mit dem Kunden oder anderen Abteilungen erleichtern soll. Optimierungen an Design und Konstruktion lassen sich so ohne großen Aufwand und in einem frühen Stadium vornehmen. Das Einsatzspektrum des ThermoJets ebnet darüber hinaus den Weg für weitere Folgeprozesse. Vor allem Gießereien profitieren von der Applika-tionsbandbreite und machen sich das Materialverhalten bei Wärmeentwicklung zunutze. Das Thermopolymer auf Wachsbasis schmilzt bei Hitze kontrolliert und verdampft schließlich ohne Ascherückstände zu hinterlassen. Aufgrund dieser Eigenschaft lassen sich die Modelle nicht nur als Designstudien verwenden, sondern auch als verlorene Urmodelle.
Das Entwicklungspotenzial beim Drucker wird gerade durch den Einsatz des neuen ThermoJet-2000-Materials deutlich. Es weist wesentlich elastischere und flexiblere Eigenschaften auf. „Die Materialentwicklung ist bei den Industrie- und Büroanwendungen eine ständige Herausforderung, der wir uns verpflichtet fühlen“, führt Brian Service, President und CEO von 3D Systems aus. „Auf der Suche nach neuen Produkten und Materialien, bieten wir unseren Kunden mit ThermoJet 2000 ein breites Anwendungsspektrum und sichern die Wertschöpfung ihrer Investitionen“, so Service ab-schließend.
Ausführliche Informationen
3D Drucker-ThermoJet
KEM 468
Stereolithographie-anlagen
KEM 469
SLA 250
KEM 470
SLA 3 500
KEM 471
SLA 5 000
KEM 472
SLA 7 000
KEM 473
Software 3D Lightyear
KEM 474
3D Keltool-Verfahren
KEM 639
Internet
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3DSystems wurde 1986 von Charles Hull, dem Erfinder der Stereolithographie, gegründet. Die Produktpalette des Unternehmens stützt sich auf zwei von einander getrennte Linien: Stereolithographie (SL) für industrielle Anwendungen und Produktion sowie 3D-Drucker für die Büroumgebung.
Produkte:
n ThermoJet 3DDrucker: fertigt auf Basis von CAD-Daten 3D-Objekte in normaler Büroumgebung
n Stereolithographieanlagen
n SLA 250: Solid Imaging-Einstiegsmodell für kleinteilige, exakte Modelle
n SLA 3500: Solid-Imaging-System der Mittelklasse
n SLA 5000: Solid-Imaging-System mit den gleichen Leistungsmerkmalen wie die SLA 3500, darüber hinaus für den Bau größerer Modelle ausgelegt
n SLA 7000: Anlage der fünften Generation, die Teile mit hoher Oberflächenqualität in kurzer Zeit fertigt
n Software 3DLightyear: Teilevorbereitungs-Software für alle SLA-Systeme von 3DSystems
n 3DKeltool Verfahren: Verfahren zum Fertigen von Werkzeugeinsätzen für Prototypen, Klein- und Großserien
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