Erfahren Sie, warum Prusa Research tausende mechanische Bauteile selbst im FDM-Verfahren fertigt, welche Vorteile das gegenüber Spritzguss bietet und welche Learnings Sie für Ihr eigenes Produkt mitnehmen können.
Kurze Zusammenfassung
Das Prager Unternehmen Prusa Research stellt einige der populärsten 3D Drucker für den Heimgebrauch her. Seit Beginn ihrer unternehmerischen Tätigkeit standen sie vor der Herausforderung, wie man in kleiner Stückzahl mechanische Bauteile für besagte Maschinen herstellt. Die Lösung war der Druck mittels FDM-3D-Druckern. Seitdem wurden über 100‘000 Exemplare des MK3S in alle Welt verschifft.
Inhaltsverzeichnis
Entstandene Herausforderungen
Um einen 3D-Drucker marktreif zu machen, der in hunderttausenden Haushalten stehen soll, müssen die mechanischen Bauteile einerseits kostengünstig, genormt und belastbar sein. Die Kosten konnte Prusa Research mit ihren selbst entwickelten 3D Druckern in Grenzen halten. 3D Druck ist für kleine Chargen meist günstiger als Spritzguss oder ähnliche Verfahren, da kein teures Werkzeug angefertigt werden muss. Die Normierung stellt bei solchen Bauteilen einen zweiten Faktor dar, der beachtet werden muss. Bauteile der gleichen Art dürfen sich nicht großartig voneinander unterscheiden. Und schlussendlich galt es noch die Belastbarkeit so zu gestalten, dass sie über Jahre hinweg zuverlässig als Teil der Maschine agieren können. Hier sei angemerkt, dass bestimmte Bauteile wie Gewindestangen nicht 3D-gedruckt werden, da sie wesentlich belastbarer und genauer sein müssen und es dafür geeignetere Verfahren gibt. Bei Fragen und für eine unverbindliche Beratung wenden Sie sich gerne an uns.
Warum 3D-Druck die passende Lösung war
3D-Druck war deswegen der richtige Weg für Prusa Research, da die Bauteile dank des 3D Drucks geometrisch komplex sein durften, ohne dass dies zu erweiterten Kosten geführt hätte. Nehmen wir an es wären zehn verschiedene Bauteile gewesen, so wäre ansonsten auch für jedes Bauteil eine Spritzgussform von mehreren tausend bis zehntausend Euro benötigt worden.
Eine echte Alternative bietet SLA, ein zweites 3D-Druck-Verfahren. Der Harz-basierte Prozess erzeugt Objekte, die mechanisch (abhängig vom Material) belastbarer sind als mit FDM gedruckte Teile. Ein weiterer Vorteil ist die verbesserte Optik, ein Nachteil das Recyclen der Bauteile, da durch das Verfahren die Monomere des Harzes polymerisieren und nur schwer wieder voneinander trennbar sind. Auch zu diesem Themengebiet können Sie per Mail oder per Kontaktformular Fragen an uns stellen.
Ein drittes 3D-Druck-Verfahren neben FDM und SLA ist SLS. Dabei handelt es sich um ein Pulverbettverfahren, das zum Beispiel für Nylon und Kunststoffe geeignet ist. Es ermöglicht die Herstellung von belastbaren Bauteilen, die ohne Stützstruktur gedruckt werden.
Wenden Sie sich auch hier gerne für eine Beratung an uns.
Welche Materialien und Druckverfahren kamen zum Einsatz?
Die Auswahl des Materials kommt immer darauf an, was man erreichen möchte. Viele Hobbyisten nutzen aufgrund der einfachen Handhabung PLA für derartige 3D-Drucke. PLA ist ungiftig, günstig und kommt dazu noch in jeder beliebigen Farbe. ABS (oder ASA) wird wiederum verwendet, wenn das Bauteil einen höheren Schmelzpunkt benötigt, zum Beispiel wenn es wie beim Prusa 3D-Drucker nahe an der Düse liegt. Zu guter Letzt wird noch PETG verwendet, da dies sehr haltbar und mechanisch belastbar ist. Die meisten Bauteile wurden für dieses Produkt aus PETG gedruckt.
Bezüglich den Designanforderungen ist zu erwähnen, dass Prusa Research eine Druckfarm von mehreren hundert 3D-Druckern hat. Bei solchen Dimensionen ist es nicht ratsam viel Stützmaterial zu verwenden, da dieses (wenn man kein lösliches PVA oder HIPS verwendet) händisch entfernt werden muss.
Unter Besonderheiten in der Produktion sei noch einmal anzumerken, dass es sich um tausende Teile pro Woche handelt. Prusa Research kann es sich nicht leisten, jedes Mal die Stützstrukturen mühsam von Hand zu lösen.
Welche Vorteile brachte der 3D-Druck?
Durch das Drucken von mechanischen Bauteilen wurde im Zuge der Prusa Drucker erreicht, dass
Machbarkeit
Das Projekt des Druckers war in seiner Funktionalität überhaupt erst umsetzbar.
Lokale Fertigung
Die Produktion der Bauteile konnte direkt vor Ort in Prag stattfinden.
Unabhängigkeit
Es musste nicht auf bestehende Massenhersteller in Fernost zurückgegriffen werden.
Der 3D-Druck erlaubt es (vor allem kleinen) Unternehmen Produkte herstellen zu können, die qualitativ an das heranreichen, was große Konzerne erreichen können. Der 3D Drucker ist eine Maschine, die viele verschiedene Produkte drucken kann, ohne dass ein neuartiges Werkzeug erstellt werden müsste.
Was können andere Unternehmen daraus lernen?
Wenn es darum geht ein technisches Produkt herzustellen, das aus mehreren Einzelteilen besteht, stellt sich generell die Frage, wie man dieses umsetzt. Ein vielversprechender Ansatz ist der 3D Druck, der in mehrere Varianten (FDM, SLA, SLS) und etlichen Materialien daherkommt. Kaum eine Technologie schafft es kreative Freiheit mit günstigen Herstellkosten zu verbinden. Der 3D-Druck tut es.
Für wen ist dieser Ansatz interessant?
Relevant wird dieses Wissen, wenn ein Hobbyist, ein Startup oder eine anderweitige geschäftliche oder Privatperson ein Produkt umsetzen möchte, das es bisher noch nicht gibt. Andere Methoden setzen voraus, dass der Ersteller des Produkts Hersteller kennt, die seine Bauteile für ihn fertigen. Diese sitzen heutzutage meist in asiatischen Ländern und liefern nicht in unter vier Wochen.
Befinden Sie sich in einer ähnlichen Situation?
Sollten Sie sich in diesem Beispiel wiederfinden und überlegen, dass sie ebenfalls 3D-gedruckte Bauteile für ihr Produkt oder Projekt brauchen, kontaktieren Sie uns gerne per E-Mail oder Kontaktformular. Wir beraten Sie unverbindlich und drucken die Teile innerhalb 48-72 Stunden in Deutschland.