Prototypen einfach ausdrucken

Skischuhe, Häuser, Landschaften oder Getriebeteile: alles, was als digitale 3D-Zeichnung vorliegt, kann im TIS in der Maximalgröße von 38 x 25 x 20 cm ausgedruckt werden. So entsteht in wenigen Stunden – quasi über Nacht – der gewünschte Prototyp – und zwar in Farbe.

Rapid Prototyping ist – wie der Name schon sagt – ein Verfahren zur schnellen Herstellung von Prototypen. Im TIS können so genannte „konzeptionelle Prototypen“ hergestellt werden. Sie dienen in erster Linie dazu, Ideen zu visualisieren und „begreifbar“ zu machen. Solche konzeptionellen Prototypen sind daher nicht nur für Industriebetriebe interessant, sondern auch für Architekten, Designer oder Bildhauer, die vor allem die ästhetische Wirkweise ihres Produkts checken wollen.

„Design ist mittlerweile einer der wichtigsten Faktoren für ein erfolgreiches, innovatives Produkt“, erläutert TIS Direktor Hubert Hofer und verweist auf das IT-Unternehmen Apple, dessen Erfolgsgeschichte auch an ein entwaffnend klares Design geknüpft ist.

Und so funktioniert der 3D-Drucker
Jeder von uns hat schon einmal ein Word-Dokument ausgedruckt. Digital vorhandene Buchstaben werden in Form von Tinte auf Papier gespritzt – und zwar Zeile für Zeile. Fertig. Der 3D-Drucker im TIS funktioniert im Prinzip genauso, nur, dass nicht auf Papier, sondern auf Keramikpulver gedruckt wird und zwar nicht mit Tinte, sondern mit buntem Klebstoff. Zeile für Zeile – oder besser gesagt: Schicht für Schicht – entsteht dann vor dem Auge des Betrachters ein dreidimensionales Objekt, das am Ende des Druckvorgangs vorsichtig aus einem Becken voll Keramikpulver ausgegraben werden muss. Das überschüssige Pulver wird dabei abgesaugt und wird beim nächsten Druck wieder verwendet. Sobald der Kleber durchgehärtet ist, wird das Modell abgestaubt und nachbehandelt (infiltriert), damit es robuster wird und die Farben schön zur Geltung kommen.




Wozu braucht man das?
Ein Druckvorgang eines 3D-Druckers dauert – je nach Größe des Objekts – mehrere Stunden. Es dauert zum Beispiel etwa eine Stunde, um zwei Zentimeter Höhe in voller Drucker-Breite zu bedrucken. Der händische Bau eines Modells hingegen kann schon mal ein paar Wochen in Anspruch nehmen.
Der Zeitgewinn, den Unternehmen und Designer durch Rapid Prototyping verzeichnen, ist für deren Wettbewerbsfähigkeit mittlerweile unerlässlich, denn moderne Konsumenten wollen immer schneller neue Produkte. Die Zeit, die ein Konsument ein Produkt benutzt, hatte sich bereits im Jahr 2000 gegenüber dem Jahr 1980 halbiert. Im gleichen Zeitraum hatte sich die Produktkomplexität verdoppelt. Kurz gesagt: Kunden wollen in immer schnellerer Abfolge immer mehr Produkte, die immer mehr können. „Das bedeutet für die Produktentwickler, dass sie immer schneller Produkte nachlegen müssen“, erläutert Hubert Hofer. Um die Südtiroler Unternehmen in der Bewältigung dieser Aufgabe zu unterstützen, wurde daher der 3D-Drucker im TIS innovation park angeschafft.
Während Rapid Prototyping für große Unternehmen – insbesondere in schnellebigen Branchen – mittlerweile zum Alltag gehört, besteht vor Allem bei kleinen und mittelständischen Unternehmen häufig Nachholbedarf. Der 3D-Drucker im TIS innovation park wurde angeschafft, um die Südtiroler Unternehmen zu sensibilisieren und ihnen günstig Zugang zu dieser modernen Technologie zu ermöglichen.

Technisches und Kosten
Der TIS innovation park druckt mit einem ZCorp ZPrint 650. Das Ergebnis ist ein Keramikverbundwerkstoff. Dieser ist etwas zerbrechlich, aber es gibt zurzeit noch keine andere Technologie, um Objekte in beliebiger Farbe herstellen.
Der Bauraum des Druckers beträgt 381 x 254 x 203 mm. Die Auflösung ist 650 x 540 dpi in der Ebene und 0,1 mm in der Höhe. Voraussetzung für den Druck sind geeignete 3D-Daten, wie sie zum Beispiel mit Software wie Autocad oder Blender erstellt werden können. „Wichtig ist nur“, betont Walter Weissensteiner vom Bereich Simulation & Material des TIS innovation park, „dass der Entwickler von Anfang an sauber und richtig zeichnet.“ Denn nur dann lassen sich 3D-Daten in Formate wie STL oder VRML umwandeln und ohne Probleme ausdrucken.
Der Preis für das Ausdrucken eines Objektes hängt vor allem von seinem Volumen ab. Pro Kubikzentimeter an verwendetem Material fallen Kosten von etwa einem Euro an, bei besonders massiven Prototypen hingegen etwas weniger. Wenn die 3D-Daten stimmen, kann ein Modell innerhalb von zwei Werktagen hergestellt werden.

„Die Tatsache, dass wir im TIS nun in der Lage sind, schnell Prototypen zu fertigen, bedeutet einen wirklichen Mehrwert für unsere Unternehmen im Land“, erklärt Johannes Brunner, Area Manager des Bereichs Simulation & Material. „Wir kommen damit unserer zentralen Aufgabe nach“, so Brunner weiter, „und die ist: Unterstützung bei der Produktentwicklung und Technologietransfer.“

Um Architekten, Designer, Maschinenbauer und allen anderen Interessierten einen Einblick in die Technologien des Rapid Prototyping zu geben und aufzuzeigen, wie 3D-Daten für den Druck gestaltet werden müssen, veranstaltet der TIS innovation park am 25. Februar 2010 um 17 Uhr einen kostenlosen Workshop. Dafür ist eine Anmeldung auf der Homepage des TIS (http://www.tis.bz.it) erforderlich.