Auf dem neuesten Stand: Warum NEURTEK AM für die Neugestaltung seines ergonomischen Kratzwerkzeugs wählte

Seit 1979 hat sich NEURTEK auf die Bereitstellung von Geräten und technischen Lösungen für die Qualitätskontrolle und Forschung und Entwicklung für eine Vielzahl von Branchen spezialisiert, darunter die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt, Forschungszentren und andere. Als Haritz Elexpuru, Geschäftsführer von NEURTEK, die Leitung des Unternehmens übernahm, hatte er ein klares Ziel vor Augen: das Angebot an hochwertigen Produkten auf neue Märkte zu bringen.

"In der Vergangenheit haben wir nur in Spanien verkauft. Mein Ziel war es, in der ganzen Welt zu verkaufen", erzählt er. "Eine der Ideen, die mir kam, war, nicht nur mit traditionellen Techniken, sondern auch mit 3D-Druck zu produzieren."

Eines der ersten Produkte, das von dieser neuen Denkweise profitiert, ist das NK2000 von NEURTEK - ein Handgerät, das zur Gitterschnittprüfung der Haftung von Beschichtungen verwendet wird. Angesichts der Beschaffenheit des Produkts wussten Haritz und das Forschungs- und Entwicklungsteam von NEURTEK, dass dieses Redesign drei Schlüsseleigenschaften erfüllen musste: Ergonomie, Langlebigkeit und vor allem eine integrierte Bewegung für den Kopf.

Wichtig war jedoch, dass der Entwurf mehr als nur ein einmaliger Prototyp sein sollte. Das Werkzeug mag eine Nische sein, aber das Ziel war immer, es in kleinen Serien zu produzieren - ein Ziel, das seine eigenen Herausforderungen mit sich bringt.

"Bei der Arbeit mit dem 3D-Druck müssen Sie drei Dinge beachten. Die eine ist, was möglich ist, wenn man einen Prototyp entwirft. Eine andere ist, was möglich ist, wenn man für eine zertifizierte Fertigung entwirft. Das andere ist, was der Kunde braucht", erklärt Haritz. "Wenn man ein einmaliges Produkt will, kann man freier sein in der Herangehensweise. Wenn man mit der Serienfertigung arbeiten will, muss man aus technischer Sicht genauer sein und mehr Toleranzen haben."

"Für dieses Projekt gab es drei Einschränkungen", fährt er fort. "Erstens: die Funktionalität, die wir wollten. Zweitens die zertifizierte Fertigung - wir brauchten einen Partner, der sich mit zertifizierter Fertigung und den damit verbundenen zusätzlichen Auflagen auskennt. Und drittens mussten wir sicherstellen, dass unsere Anforderungen in der Serienproduktion durchgängig erfüllt werden können

Mit einer unübertroffenen Designfreiheit und ohne Mindestbestellmengen war die additive Fertigung - und die zertifizierten Fertigungsdienstleistungen von Materialise - die offensichtliche Lösung.

"Angesichts der Kenntnisse unseres Forschungs- und Entwicklungsteams über die additive Fertigung dachten wir über die Integration von Funktionen nach, die mit einem Standardverfahren wie dem Spritzgießen nicht möglich sind", sagt Haritz.

In diesem speziellen Fall war diese Funktion die Bewegung. Durch die Möglichkeit, den Kopf zu oszillieren, bleibt das Werkzeug unabhängig von der Handbewegung stabil und kann auf flachen und gekrümmten Oberflächen eingesetzt werden. Zusammen mit der Gewichtsreduzierung, die sich oft aus der Wahl von 3D-gedruckten Teilen ergibt, würde dies zu einer unglaublich einfachen Handhabung führen - ein wichtiger Gesichtspunkt im Designprozess. Hier kommt die additive Fertigung ins Spiel, bei der der bewegliche Kopf in ein einziges Teil integriert wird, ohne dass eine Montage erforderlich ist.

Um dies zu verwirklichen, arbeiteten Haritz und sein Team mit Ingenieuren von Materialise zusammen, um eine Reihe von Prototypen zu entwickeln. Einige der wichtigsten Punkte, nämlich die Position und der Durchmesser der Klingen und eine Schraube zum Einstellen, waren einfach genug, um beim ersten Mal richtig zu sein. Andere Aspekte waren eine größere Herausforderung.

"Eines der großen Probleme, die wir während dieses Prozesses hatten, war die passende Geometrie für den Kopf", erinnert sich Haritz. "Wenn man ihn (den Kopf) zu eng macht, bleibt er hängen. Zu locker, und es bricht. Die zweite Herausforderung war die Ausrichtung - man muss immer wissen, welche Ausrichtung die richtige ist, damit das Teil nicht bricht, wenn man Kraft ausübt."

Schritt 1 Die Wahl des richtigen Materials

Die Lösung der letztgenannten Herausforderung begann mit Haritz' fundiertem Wissen über AM. Er und sein Team wussten bereits, welche Technologie und welches Material sie verwenden wollten, als sie sich zum ersten Mal an Materialise wandten - eine Kombination aus selektivem Lasersintern (SLS) und aluminiumgefülltem Polyamid (PA-AF).

"Wir wussten, dass dies in der Stereolithographie nicht möglich ist. Das ist nichts, was man beim Vakuumgießen machen möchte, und beim FDM wäre die Anisotropie noch größer", erklärt Haritz. "Von allen Technologien ist SLS diejenige mit der geringsten Anisotropie und den besten mechanischen Eigenschaften.

"Der Hauptgrund, warum wir PA-AF verwenden wollten, ist, dass es härter ist und eine höhere Zugfestigkeit aufweist als Polyamid", fährt er fort. "Eine andere Sache ist das Aussehen - wir müssen es nicht einfärben. Wenn wir es weiß machen würden, würde es sehr schnell schmutzig werden, wenn man es zum Kratzen von Farbe benutzt

Schritt 2 Vorbereitung der Serienproduktion

Nach dem Abschluss der Prototyping-Phase bestand die nächste Herausforderung darin, die Teile für die Serienproduktion vorzubereiten.

"Viele Dienstleistungsunternehmen können zwar Prototypen herstellen, aber keine Serienproduktion abbilden. Der größte Vorteil von Materialise ist, dass man genau weiß, wie die Maschinen funktionieren, und dass man in der Lage ist, eine Produktion aufrechtzuerhalten, die dieselbe Konsistenz und denselben Standard aufweist wie die Prototypen", sagt Haritz.

"Wir verkaufen diese Produkte zu Hunderten. Ein Vorteil der Zusammenarbeit mit Materialise ist die Produktionsflexibilität: Sie haben die größte SLS-Fabrik in Europa, und es ist immer eine Maschine verfügbar."

Das endgültige Design des NK2000 - bis heute - wird nun in Ländern auf der ganzen Welt verkauft und ist das erste Werkzeug seiner Art, das 3D-Druck verwendet. Entwickelt für AM und produziert in Serienfertigung, erfüllt es die drei Hauptanforderungen von NEURTEK: Ergonomie, Haltbarkeit und integrierte Bewegung. Die Entscheidung für AM hat sich für Haritz und sein Team auf jeden Fall gelohnt.

"Durch den Einsatz der additiven Fertigung konnten wir ein einzigartiges Produkt mit einer Funktion schaffen, die sonst nicht möglich gewesen wäre. Das machte es kostentechnisch machbar, denn man muss davon ausgehen, dass es bei der maschinellen Bearbeitung teurer werden würde. Und ich kann mit kleineren Chargen arbeiten, weil es keine Mindestbestellmengen gibt."

Für NEURTEK ist es wichtig, dass der zertifizierte Herstellungsprozess von Materialise sicherstellt, dass das Unternehmen durchgehend die Qualität liefern kann, die seine Kunden erwarten.

"Ich bestelle das seit sechs Jahren, und es wird in der ganzen Welt verkauft. Das wäre nicht möglich, wenn ich wüsste, dass eines Tages eine Charge schief geht und ich Beschwerden von einem Kunden in Australien, einem in Indien und einem in Italien bekomme", erklärt Haritz. "Der große Vorteil ist, dass man wirklich gute Produktionstoleranzen einhalten kann, sowohl in Bezug auf die Optik als auch auf die physikalischen Eigenschaften. Das ist der Unterschied zwischen einem kleinen Dienstleistungsunternehmen und Materialise"

Die Aufrechterhaltung einer engen Beziehung während des gesamten Prozesses war der Schlüssel zum Erfolg für beide Parteien, vom ersten Entwurf bis zur Fehlerbehebung während der Produktion. Für Haritz ist dies nicht nur etwas, das sowohl Neurtek als auch Materialise schätzen, sondern auch für jeden, der ein Design für AM in Betracht zieht, unerlässlich.

"Es muss ein Gespräch sein, und es ist sehr wichtig, dass der Kunde einbezogen wird. Sie haben ein fantastisches Ingenieurteam, junge Leute mit vielen Ideen. Das ist notwendig, denn während des Prozesses müssen wir das Teil umgestalten und die Vorteile der Technologie voll ausschöpfen", erklärt er. "Ohne dieses Gespräch werden Sie nie die Vorteile der additiven Fertigung oder von Materialise voll ausschöpfen können."