INNOVATING TOGETHER Geschichten aus der Freudenberg-Welt
  • 5,5 min.
  • 2
  • 3
Technologien

Ein Prototyp über Nacht


Fortschritt ohne Mühe: Freudenbergs Tüftler erstellen ihre Modelle von Erfindungen heute meist nicht mehr langwierig außer Haus, sondern in wenigen Stunden direkt im Büro. Dem 3D-Druck sei Dank.

Aufwändiger und teurer – so war das früher immer, wenn die Tüftler von Freudenberg einen Prototypen brauchten, der dem späteren Produkt wirklich nahe kam. Denn die bisher vorherrschenden Verfahren des „Rapid Prototyping“, wie Stereolithografie oder Lasersintern, waren langsamer als der Name vermuten lässt. „Solche Anlagen sind auch sehr groß und kosten ab 200.000 Euro aufwärts, die würden sich für uns gar nicht lohnen“, erklärt Peter Capuani, von Freudenberg Filtration Technologies. Er leitet das Konfektionierungstechnikum Filter, hier werden Prototypen von den Erfindungen der Entwickler erstellt und Muster produziert. Bisher blieb seinen Mitarbeitern dafür meist nur der übliche Weg zum externen Dienstleister, wenn sie exakte, funktionsfähige Prototypen brauchten. „Für jedes Modell muss man erst das passende Verfahren aussuchen und mehrere Anfragen mit Spezifikationen an entsprechende Anbieter stellen“, sagt Capuani. „Bis der Auftrag vergeben ist, kann es schon zwei Wochen dauern.“ Die Kosten für einen einzelnen Prototypen liegen dann schnell bei über tausend Euro.

Rasches Feedback

Doch seit sieben Jahren haben Capuani und seine Mitarbeiter ein weiteres, viel günstigeres und schnelleres Werkzeug, um die Konstruktionen ihrer Kollegen zu „validieren“: ihren eigenen 3D-Drucker. Plötzlich vergehen nicht mehr zwei Wochen, sondern oft nur zwei Stunden, bis überprüft werden kann, ob das Design eines neuen Produkts noch verbessert werden muss. Und das einzelne Modell kostet im besten Fall nur 50 Euro. „Wenn ein Design da noch nicht ganz stimmt, ist das also nicht so schlimm“, sagt Capuani.

„Der Vorteil beim 3D-Druck ist, dass man ganz schnell Feedback bekommt und gleich wieder an der Konstruktion weiter arbeiten kann.“ Bei einem Filtergehäuse wird womöglich eine Rundung verändert, die Konstruktionsdaten werden angepasst und über Nacht fertigt der Drucker ein neues Modell an. Oder aber auch mal ein Werkzeug für den Eigengebrauch: „Wir stellen viele unserer eigenen Betriebsmittel damit selbst her, zum Beispiel Kämme, die man als Halterung beim Verleimen von Filtern braucht“, sagt Capuani.

Es ist immer toll, mit einer Idee zum Kunden gehen zu können und sie ihm direkt in die Hand zu geben. Als Modell zum Anfassen.


Peter Capuani
Freudenberg Filtration Technologies

Manchmal gelangen gedruckte Erfindungen aber auch nach draußen, und zwar ganz gewollt: „Es ist immer toll, mit einer Idee zum Kunden gehen zu können und sie ihm direkt in die Hand zu geben. Als Modell zum Anfassen.“

Trotz der vielen Vorteile des 3D-Druckers gehen im späteren Verlauf immer noch genügend Aufträge an spezialisierte Prototypen-Hersteller, denn deren Vakuumgussverfahren ermöglichen zum Beispiel auch, gleich zehn, zwanzig oder fünfzig Modelle auf einmal zu produzieren – in einer sehr hohen Qualität. Diese seien funktional und optisch schon zum Verwechseln ähnlich mit dem späteren Serienprodukt aus dem Spritzguss, sagt Capuani. Beim 3D-Drucker könne man hingegen meist noch die einzelnen Schichten erkennen, aus denen das Modell besteht.

Größe war wichtig

Als in seiner Abteilung der 3D-Drucker für rund 30.000 Euro angeschafft wurde, war das wichtigste Kriterium, möglichst große Teile herstellen zu können: „Wir können Modelle von der Größe eines Telefons drucken, aber ein Fernseher ist nicht drin“, sagt Capuani. Möglich sind also derzeit nur Maße von bis zu 250x250x280 Millimeter. Zwar lassen sich größere Modelle auch aus einzeln gedruckten Komponenten mit Superkleber zusammenbauen, dennoch wünscht er sich für die Zukunft Geräte, die noch mehr schaffen.

Jede Form ist machbar

Auch bei den Kollegen von Vileda werden neue Haushaltsprodukte inzwischen mit sogar zwei 3D-Druckern derselben Bauart entwickelt. Es handelt sich um Geräte des Marktführers Stratasys, die eine so genannte ABS-Schnur aufschmelzen. Ähnlich wie bei einem Tintenstrahldrucker tragen Düsen das verflüssigte „Acrylnitril-Butadien-Styrol“ schichtweise auf. An welchen Punkten der Drucker ansetzen muss, weiß er übrigens, weil die dreidimensionalen Daten aus einem Konstruktionsprogramm (CAD) in eine Art zweidimensionales Koordinatensystem umgerechnet werden. „Wir nennen das ’slicing‘, das Modell wird quasi in Ebenen zerschnitten“, erklärt Uwe Dingert, Leiter der Entwicklungsabteilung von Vileda. Sobald eine solche Schicht fest ist, wird das Bauteil etwas abgesenkt und eine neue Ebene aufgetragen. Und immer so weiter, bis der Körper vollendet ist.

3D-Drucker können zwar jede denkbare Form erzeugen, nur brauchen sie manchmal noch Hilfskonstruktionen dazu: „Wenn Sie einen Überhang geplant haben, brauchen Sie Stützen, damit der Kunststoff sich nicht verformt“, sagt Dingert. „Dieses Stützmaterial löst sich später in Wasser auf oder kann einfach abgebrochen werden.“

Viele Schritte bis zur Marktreife

Dingert ist auch internationaler Innovationsdirektor bei Freudenberg und war als Technologie-Scout federführend bei der Anschaffung der 3D-Drucker. In seinen Büros sind die beiden Geräte nahezu täglich im Einsatz. Sei es ein neuer Eimer oder ein cleverer Wischmob: Bevor mit hohen Investitionskosten die Werkzeuge für das Spritzgussverfahren hergestellt und die neuen Produkte in Serie produziert werden können, durchläuft jede Erfindung eine Vielzahl von Design- und Freigabeschleifen anhand von Prototypen.

Manche Ideen muss man einfach anfassen, um sie richtig zu beurteilen.


Uwe Dingert
Leiter der Entwicklungsabteilung von Vileda

„Manche Ideen muss man einfach anfassen, um sie richtig zu beurteilen“, sagt Dingert. „Einen Eimer zum Beispiel – den muss ich ja ausprobieren. Passt der Wringer darauf, wie lässt er sich tragen oder ausgießen? Wie gefällt er uns optisch?“

Der 3D-Drucker ist dabei das Mittel der Wahl für rasche Ergebnisse: „Im klassischen Modellbau müsste ein Fachmann zum Beispiel von Hand aus Metall eine Geometrie fräsen“, sagt Dingert. „Während der Drucker eine schuhkartongroße Geometrie in 24 Stunden ohne menschliche Hilfe herstellt, würde das gleiche Stück einen erfahrenen Modellbauer wohl eine Woche kosten.“

Die Erfahrungen mit den Druckern sind so positiv, dass Dingert sich bereits nach einem möglichen neuen Gerät umsieht, das nach dem Polyjet-Prinzip funktioniert. „Die Kollegen in Chicago haben so eine Maschine schon angeschafft und sie verarbeitet verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Festigkeiten, auch gummiartige – sogar gleichzeitig!“ Der passionierte Erfinder versucht gar nicht erst, seine Begeisterung zu verhehlen. Er findet: Richtig angewandt, kann mit solchen technischen Möglichkeiten die Qualität der Produkte immer nur noch besser werden.

Freudenberg Gruppe

Wir sind begeistert von Technologie und Fortschritt. Gemeinsam mit unseren Kunden und der Wissenschaft entwickeln wir technisch führende Produkte, Lösungen und Services. Innovationen ziehen sich wie ein roter Faden durch unsere Geschichte – von der Chromgerbung über den Simmerring bis hin zu anspruchsvollen und hochtechnischen Medizinprodukten.

Zur Corporate Website
Kontakt