Rapid Prototyping - Schneider Prototyping

Kleinserienproduktion für Serienanlauf mit Hilfe von
Prototypenbauer
07.02.2011 | Redakteur: Karl-Ullrich Höltkemeier
Immer kürzere Entwicklungszeiten, bei dennoch verbesserter
Produktqualität, das stellt sich auch im Segment der Medizintechnik
nicht anders dar: Um dabei erfolgreich bestehen zu können, müssen
Neuentwicklungen entweder effizienter, kostengünstiger, kleiner,
leichter, attraktiver intelligenter und energieeffizienter sein als bereits
vorhandene, Prototypenbauer wie schneider Prototyping können hier
helfen.
Mit dem Dentalscanner Lava Scan ST steht
neueste Scanner-Technologie für das Gerüstdesign
zur Verfügung. (Bild: 3M ESPE Dental)
Immer kürzere Entwicklungszeiten, Produktionskosten-Einsparung bei dennoch
verbesserter Produktqualität – diesen Anforderungen müssen Hersteller heute
branchenweit gerecht werden.
Das stellt sich auch im Segment der Medizintechnik nicht anders dar: Um im
weltweit wachsenden Medizintechnikmarkt erfolgreich bestehen zu können,
müssen Neuentwicklungen entweder effizienter, kostengünstiger, kleiner,
leichter, attraktiver intelligenter und energieeffizienter sein als bereits
vorhandene - oder neue Perspektiven in der Diagnostik, Therapie und
Theranostik bieten.
Hilfe von Prototypenbauer
Hinzu kommt, dass oftmals bei Neuentwicklungen die Zeit drängt. In der
Planungsphase einer Neuentwicklung werden daher Modelle benötigt, mit denen
die Eigenschaften zukünftiger Produkte schnell überprüft und Konstruktions- und
Designfehler frühzeitig korrigiert werden können.
Mit modernen Verfahren werden von Prototypenbauer Computer-Designdaten
direkt in reale dreidimensionale Modelle umgesetzt und verkürzen damit
wesentlich den Entwicklungsprozess.
Ein Prototypenbauer ist die Firma Schneider Prototyping. Seit 1991 - und somit
einer der ältesten Marktführer im Prototypenbau - fertigt man im deutschen
Stammwerk in Bad Kreuznach mit derzeit rund 80 Mitarbeitern hauptsächlich für
die Automobil-, aber auch die Medizintechnik-Industrie.
Neuentwicklung für die Dentalpraxis
Unter dem Motto ‚Produkte und Lösungen für Ihre Erfolg’ bietet die Firma 3M
ESPE Dental seit mehr als 40 Jahren klinische Erfahrung und Produkte zur
Entwicklung von Abformmaterialien und Geräten.
Anfang des neuen Jahrtausends wurde von 3M ein neuartiges CAD-System
entwickelt, das digitale Modellerfassung und passendes Gerüstdesign direkt im
Zahnarzt-Labor ermöglicht: Der Lava™ Scan ST. Dieser Scanner ist Bestandteil
des Lava CAD/CAM Systems, das aus einem Scanner, einer Fräseinheit, einem
Sinterofen besteht.
Bei der Scanner-Einheit handelt es sich einen berührungsloses, optisches 3DGerät, dessen Arbeitsprinzip auf Streifenprojektion in Verbindung mit
Triangulationsmethoden basiert. Ein Streifenmuster wird auf die Oberfläche des
Modells projiziert und von einer Videokamera aufgenommen. Um die gesamte
Oberfläche darzustellen, werden weitere Ansichten hinzugefügt und kombiniert.
Dadurch wird eine hohe Datendichte mit großer Genauigkeit erreicht.
Der Scanner
Nachdem die technische Entwicklung des Scanners bei 3M inhouse abgeschlossen
war, wurde das Designbüro oco-design in Münster mit dem Produktdesign des
Gerätes beauftragt. Denn, neben der Funktionalität und Technik sind für ein
neues Gerät natürlich auch die optische und emotionale Qualität und gekonntes
Design für den späteren Markterfolg nicht unwesentlich.
Technik, Innenleben und Elektronik und Zusammenbau wurden von der Firma
Steinbichler Optotechnik in Neubeuern betreut. Steinbichler ist ein weltweit
führender Anbieter von optischer Mess- und Sensortechnik, wie sie bei
zahlreichen namhaften Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen
eingesetzt wird.
Das Design und die Technik stimmten, nun benötigte man für den Serienanlauf
des neuen Scanners erste Gehäuseteile und so fragte die Firma oco-design bei
Schneider Prototyping in Bad Kreuznach an.
Besonderes Vertrauen hatte man, da Schneider Prototyping einer der wenigen
Prototypenhersteller ist, der Metall- und Kunststoff-Prototypen gleichermaßen
fertigt und auch den Geräte-Gehäuse-Zusammenbau anbietet.
Die Kleinserie
Die Nachfrage bei einer Neuentwicklung ist im Vorfeld oftmals nur schwer
vorhersehbar. Erste Prognosen gingen von ca. 300 Geräten aus, also einer
Kleinserie. Bei einer solch kleinen Auflage rechnet sich selten die Investition in
ein aufwändiges Spritzguss- oder Druckguss-Serienwerkzeug. Daher machte es
Sinn, den Fertigungsauftrag an einen Kleinserienhersteller zu vergeben.
Durch die jahrelange Erfahrung im Prototypenbau verfügt Schneider Prototyping
über das Know-how, die Möglichkeiten und die Flexibilität, schnell und qualitativ
hochwertig Prototypen und Kleinserien in nahezu allen Größen, in Kunststoff und
Metall zu fertigen. Zur Anwendung kommen ausschließlich erprobte und
validierte Verfahren und Werkstoffe.
Auf Kundenwunsch, bei denen eine kleine, meist exklusive Auflage die Kosten für
ein aufwändiges Serienwerkzeug nicht rechtfertigt, wurde die Produktion von
Kleinserien erfolgreich ins Programm bei Schneider Prototyping aufgenommen.
In den ersten Projektbesprechungen konnte Schneider noch eine kostensparende
Idee einbringen: Das ursprünglich geplante, voll aus Alu bestehende,
Gerätegehäuse wurde dahingehend modifiziert, als dass nun die GeräteInnenteile aus Aluguss im Sandguss-Verfahren und die Gehäuse-Außenschale
aus einem PU-Harz im RIM-Verfahren gefertigt wurde.
Durch den engen Dialog der Entwicklungsabteilung des Kunden und der
Projektleitung bei Schneider konnte somit bereits während der
Vorentwicklungsphase die Konstruktion verbessert und überarbeitet und
Produktions- und Teilekosten reduziert werden.
2005, nach der erfolgreichen Entwicklung und Erstbemusterung wurde Schneider
Prototyping dann mit der Kleinserien-Produktion auf Abruf beauftragt.
Für alle sehr erfreulich: Der 3D-Scanner wurde ein voller Erfolg, aus den
ursprünglich 300 geplanten Geräten wurden nun bereits 1200 Stück und ein
Produktionsende ist noch lange nicht absehbar.
Zu den eingesetzten Verfahren:
Beim Niederdruck-Spritzgießen, auch als RIM-Verfahren (Reaction Injection
Moulding) bekannt, wird eine feste Form mittels einer entsprechenden
Dosieranlage unter einem Druck von ca. 2 bis 4 bar mit einem Polyurethan
gefüllt. Die Polymerisation erfolgt direkt im Werkzeug.
Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass man keine Gießmaschine benötigt,
deshalb ist die Größe der herstellbaren Teile nicht beschränkt
Besonders hervorzuheben sind die hohen Werkzeug-Standzeiten von einigen
hundert Teilen und die gute Oberflächenbeschaffenheit der Teile. Gerade bei
dieser Formtechnik ergibt sich ein hervorragendes Preis-Leistungsverhältnis,
welches vergleichbaren Formkonzepten oft deutlich überlegen ist.
Stückzahlen von mehr als 100 Stück können sehr schnell im RIM-Verfahren
gefertigt werden, daher eignet sich dieses Verfahren insbesondere für die
Herstellung von Kleinserien.
Sandguss-Verfahren:Generell ist „Gießen” der kürzeste Weg vom flüssigen
Metall zum fast fertigen Teil. Die Parameter, die bis zur Entstehung eines guten
Gussstückes ineinander greifen, sind äußerst vielschichtig und komplex. Die Wahl
des ‚richtigen’ Gießverfahrens resultiert z. Bsp. aus den Ansprüchen an die
mechanischen Eigenschaften des Gussteils, aber auch Seriengröße oder
Komplexität des Gussteiles.
Das Sandgussverfahren eignet sich vorwiegend für Prototypen und Kleinserien.
Die Formen werden ausgehend von 3D-Rohteildaten unter Zuhilfenahme von
Prototypen-Urmodelle mit einer dem Schwindmaß entsprechenden Skalierung
hergestellt. Mit Hilfe des Urmodells werden die Werkzeuge gefertigt, die durch
mehrfaches Teilen und/oder dem Einsatz von Kernen auch komplexe Geometrien
darstellen können.
Dieses Verfahren gehört zur Gruppe der Gussverfahren der „Verlorenen Form“.
Das bedeutet, dass jede Gussform nur ein einziges Mal verwendet werden kann.
Nach dem Gießvorgang wird das Gussstück aus seiner Sandform befreit, indem
die vergossene Form zerstört wird.
http://www.konstruktionspraxis.vogel.de/themen/werkstoffe/rapidtechnologien/a
rticles/302077/?icmp=aut-artikel-firmen