GENERATIVE FERTIGUNG - DIE SCHNELLE HERSTELLUNG VON PROTOTYPEN UND FUNKTIONSTEILEN

Fraunhofer-Einrichtung für

Marine Biotechnologie (EMB)

Institutsleitung: Prof. Dr. Charli Kruse

Paul-Ehrlich-Straße 1–3

Ab 2015: Mönkhofer Weg 239a

D- 23562 Lübeck

Abteilung Biomedizinische Zelltechnik

Dr. Hans-Peter Spengler

Telefon +49 451 384448-61

Fax +49 451 384448-42

hans-peter.spengler@emb.fraunhofer.de

Laborgeräteentwicklung

Dipl.-Ing. (FH) Dennis Wendt

Telefon +49 451 384448-36

Fax +49 451 384448-42

dennis.wendt@emb.fraunhofer.de

www.emb.fraunhofer.de

KONTAKT

F R A U N H O F E R - E I N R I C H T U N G F Ü R

M A R I N E B I O T E C H N O L O G I E E M B

Generative Fertigungsverfahren ermöglichen direkt aus CAD-

Daten die schnelle, fl exible und kostengünstige Produktion

von Prototypen, die sich mit konventioneller mechanischer

oder gießtechnischer Fertigung gar nicht oder nur mit enor-

men Aufwand herstellen lassen.

Längst aber lassen sich mit generativen Fertigungsverfahren

nicht mehr nur Prototypen herstellen. Beispiele, wie der mit

dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnete „Bionische

Handling-Assistent“ eines Forscherteams der Festo AG &

Co. KG und dem Fraunhofer IPA zeigen, dass das umgangs-

sprachlich genannte Rapid Prototyping mittlerweile in der

Lage ist, innovative Produkte und Funktionsteile bis hin zu

Serienprodukten zu fertigen.

Mit Hilfe dieser Fertigungsverfahren ergeben sich für Kon-

strukteure und Entwickler viele neue Möglichkeiten in der

Formgebung. In Kombination mit biologischen Vorbildern

(Bionik) können Funktionen und Strukturen, die z. B. extrem

leicht und gleichzeitig stabil sind, erfolgreich in Konstrukti-

onen einfl ießen. Veränderungen der Maße und Geometrien

des Bauteils lassen sich schnell vornehmen und über Nacht

neu fertigen. Weitere Vorteile sind das Entwerfen individuel-

ler Produkte und die Unterbringung mehrerer Arbeitsschritte

in einem Arbeitsgang, wie z. B. die Integration spezieller An-

schlüsse, Scharniere oder Schnappverschlüsse an Bauteilen.

EMB

INNOVATIVE PRODUKTE DURCH RAPID PROTOTYPING

VON PROTOTYPEN UND FUNKTIONSTEILEN

Die Einsatzmöglichkeiten generativ gefertigter Bauteile

sind vielseitig:

Anschauungs-/Präsentationsmodelle

Funktionsfähige Prototypen

- Schnelle Erprobung von Konstruktionsvarianten

- Bauteilerprobung durch Einbauversuche

Funktionstests

Die Abbildungen (1,2,3,4,6) zeigen einige Beispiele generativ

gefertigter Bauteile.

EINSATZ

DIENSTLEISTUNG

3D-Hand-Laserscanner

Der 3D-Scanner ist ein tragbarer Handscanner, der es erlaubt, vor-

handene Konstruktionen zu erfassen, nachzubearbeiten (Reverse

Engineering) und diese dann innerhalb kürzester Zeit mittels 3D-

Druck herzustellen. Weitere Anwendungen sind u. a. das Erstellen

von 3D-Digitaldateien (.stl Format) sämtlicher Formen.

Technische Eigenschaften

Messrate: 25.000 Messungen/s

Aufl ösung: 0,050 mm

Genauigkeit: bis zu 0,040 mm

3D-LASERSCANNER3D-DRUCKER

Formiga P100 Connex 500 Perfactory Mini Multi Lens

Verfahren Selektives-Laser-Sintern Poly-Jet Modeling Digital Light Processing

Bauraum (BxTxH) 200x250x300 mm 500x400x200 mm 44/59/84x33/44/63x230 mm

Schichtdicke 0,1 mm bis zu 0,016 mm 0,015-0,15 mm

Aufl ösung 600dpi in X u. Y 0,016-0,06 mm in X u. Y

Material PA12 Photopolymerharz Photopolymerharz

Eigenschaften - hohe Temperatur- u. - Simulieren von verschiedenen - biokompatibel

Chemikalienbeständigkeit Kunststoffen, wie z.B. Gummi, - ausbrennbar

- hohe Festig- u. Steifi gkeit ABS, Polypropylen, - ABS ähnlich

- vielfältige Nachbehandlungs- - elastisch - fexibel

möglichkeiten wie z.B. Schleifen, - blickdicht - hohe Temperatur-

Bohren, Lackieren, Tauchfärben usw. - transparent beständigkeit bis 140°C

- biokompatibel - vielfältige Nachbehandlungs- - hervorragende Oberfl ächen-

möglichkeiten struktur (Glattheit)

Anwendung - Funktionsteile - Anschauungs- und - Funktionsteile

- Schnappverbindungen u. Funktionsmodelle - Schnappverbindungen u.

bewegliche Gelenke - Passform- und Formprüfungen bewegliche Gelenke

- Bauteile, die maschinell - Schnappverbindungen u. - Gehäuseteile

nachbearbeitet werden können bewegliche Gelenke - Medizintechnik

- Gehäuseteile - Gehäuseteile - Bauteile mit feinsten

- Prototypen - Medizintechnik Strukturen

- Medizintechnik Besonderes Merkmal

- Bauteile für mechanische Tests Direkte Herstellung von Hart- u./o.

Weich-Modellen aus ein oder zwei

Komponenten in einem Bauprozess

Die Fraunhofer EMB unterstützt Sie bei der Entwicklung, Konstruk-

tion und Fertigung von Prototypen. Durch unsere verschiedenen

Technologien haben wir eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien

und Möglichkeiten, um die optimale Lösung für Sie zu fi nden.

Auch die Produktion von Kleinserien ist möglich.

SOFTWARE

SolidWorks

SolidWorks Premium ist eine umfassende 3D-Konstruktionslösung

zum Erstellen von Modellen, Baugruppen, Zeichnungen, Animati-

onen, Simulationen und 3D-Renderings.

Mimics Innovation Suite

Diese Software dient zum Erstellen von 3D-Modellen aus CT bzw.

MRT Daten, die weiter bearbeitet und mittels eines 3D-Druckers

gefertigt werden können. Die damit modellierten und anschlie-

ßend gedruckten Modelle können z. B. als Anschauungsmodelle

für Versuche verwendet werden.

Abb. 1: 3D-Scaffold (Zellkulturoberfl äche) Abb. 3: 2-Komponentendruck Abb. 5: 3D Modell aus MRT Daten (©Materialise)Abb. 4: Modell - Fraunhofer EMB Neubau Abb. 6: Krabbe; Original, gescannt, gedrucktAbb. 2: Versuchsmodell (©FH Lübeck)