3D-Druck von voxel4U optimiert Reinigungslösungen

Die Matrix X4 Reinigungsmaschine für Stromschienen ist modular aufgebaut und kann mit 3D-gedruckten Saugköpfen an die individuellen Anforderungen angepasst werden.

Sascha Dini, Gründer und Geschäftsführer der SSR-GmbH, arbeitete viele Jahre bei einem Hersteller für Intralogistik-Lösungen & Logistik-Automatisierung. Dort erkannte er die Problematik unzureichender Reinigungslösungen für Stromschienen für automatisierte Regalsysteme. Fehlende Reinigungsmaßnahmen können zu Stillständen in der Intralogistik führen, die erhebliche Kosten verursachen. Ein ungeplanter Anlagenstillstand kann sich schnell auf mehrere Hunderttausend Euro summieren.

Dini erinnert sich: „Ich habe damals nach einer praktikablen Lösung gesucht, da die existierenden Systeme einfach nicht effektiv genug waren. Von meinem Dienstgeber bekam ich die Freiheit, mich parallel zu meiner Tätigkeit dieser Problematik zu widmen und entschied mich, selbst ein entsprechendes Gerät zu entwickeln.“ Für die Reinigung der Stromschienen bei automatisierten Logistiksystemen wie Palettenlagern, Lagerrobotiksystemen und Transfersystemen gibt es unterschiedliche Methoden. „Häufig werden die Stromschienen mit Druckluft ausgeblasen, was aber im Wesentlichen zu einer ungewollten Verschmutzung der Umgebung führt. Alternativ ist eine mechanische Reinigung möglich, die aber sehr aufwendig ist und schließlich besteht noch die Möglichkeit einer Kombination aus mechanischer Reinigung und Absaugen des herausgelösten Schmutzes“, geht Dini ins Detail. Allen Varianten gemein ist allerdings ein hoher personeller Aufwand. „Am zielführendsten erschien mir, die Variante aus mechanischer Reinigung mit Absaugung zu automatisieren. Dazu war es erforderlich, ein Sauggerät zu entwickeln, das sich selbsttätig entlang der Stromschienen bewegen kann und die Rillen der Stromschienen mit jeweils an die Stromschienen angepassten Saugköpfen reinigt“, verrät der Geschäftsführer.

Anfangs wurden die ersten Prototypen der Saugköpfe mit FDM-Systemen gefertigt. „Wir hatten einen eigenen Drucker angeschafft und erste Komponenten selbst hergestellt. Das war anfangs perfekt, um die geeigneten Geometrien zu finden. Allerdings hielten die Bauteile den Belastungen nicht stand und die Produktionszeiten waren zu lang“, berichtet Dini. Besonders problematisch war die mangelnde Temperaturbeständigkeit des verwendeten PLA-Materials. „Wenn das Auto des Servicetechnikers im Sommer in der Sonne stand, haben sich die Saugköpfe verformt – das war nicht tragbar.“

Die Saugköpfe werden im Multi-Jet-Fusion-Verfahren aus PA12 hergestellt und bestehen nur aus ein paar wenigen Komponenten.

Sascha Dini
Geschäftsführer der SSR-GmbH

„Mit voxel4U haben wir einen Partner gefunden, der unsere hohen Anforderungen an Qualität und Flexibilität erfüllt. Der Einsatz von Multi-Jet-Fusion hat uns nicht nur geholfen, Kosten zu reduzieren, sondern auch die Langlebigkeit unserer Saugkopf-Komponenten deutlich zu verbessern.“

voxel4U als strategischer Partner

Zunächst begegnete man diesem Problem durch den Umstieg auf PA12-CF-Material. Jedoch führte das zu einer unrentablen Fertigungssituation. „Die Druckzeit von 45 Stunden für einen Saugkopf war definitiv zu lang und der hohe Filamentpreis erlaubte keine wirtschaftlich sinnvolle Fertigung. Dazu wäre zudem ein Ausbau der Fertigung mit zusätzlichen Druckern erforderlich gewesen“, erinnert sich Dini. Auf der Suche nach einer leistungsfähigen und flexiblen Alternative stieß SSR auf die Multi-Jet-Fusion-Technologie von HP, bei der Polyamid verarbeitet werden kann, das die erforderlichen mechanischen Eigenschaften mitbringt. Nach der Überlegung, in entsprechende Anlagentechnologie zu investieren, entschied sich der Geschäftsführer dazu, erste Varianten des Saugkopfes in Asien fertigen zu lassen, stellte aber schnell fest, dass die langen Transportwege und unzulängliche Austauschmöglichkeiten mit dem Lieferanten die weitere Entwicklung behinderten. „Bei meiner Internetrecherche, um passende Fertigungsdienstleister zu finden, stieß ich schließlich im Sommer letzten Jahres auf voxel4U. Was mich sofort überzeugt hat war die Möglichkeit, nicht nur Prototypen, sondern auch Kleinserien wirtschaftlich produzieren zu können“, so Dini weiter.

Das Unternehmen, unter der Leitung von Robert Grünwald, bietet professionelle 3D-Druck-Dienstleistungen mit der Multi-Jet-Fusion-Technologie von HP an. Diese ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung von Bauteilen mit hoher Belastbarkeit und detailgetreuer Struktur. Besonders die Variabilität im Design und die Möglichkeit, mehrere Varianten gleichzeitig in einem einzigen Baujob herzustellen, überzeugten den Geschäftsführer der SSR.

Ein weiterer wichtiger Vorteil in der Zusammenarbeit mit voxel4U war die kompetente Unterstützung hinsichtlich Designanpassungen. „Bei voxel4U kann ich anrufen und innerhalb weniger Tage ein optimiertes Bauteil in den Händen halten“, betont Dini.

Da es viele Stromschienenkonfigurationen gibt, ist auch die Variantenvielfalt bei den Saugköpfen entsprechend hoch.

Robert Grünwald
Geschäftsführer der voxel4U GmbH

„Die Zusammenarbeit mit SSR zeigt, wie leistungsfähig die Additive Fertigung für anspruchsvolle industrielle Anwendungen ist. Durch die Anpassung der Bauteilgeometrie an das Multi-Jet-Fusion-Verfahren konnten wir eine optimale Kombination aus Stabilität und Kostenersparnis erzielen.“

Produktion und Optimierung der Bauteile

Nach ersten erfolgreichen Testdrucken wurden die Saugkopf-Komponenten mit optimierten Wandstärken versehen und entschieden, die Saugköpfe nicht massiv zu drucken, sondern lediglich eine Schalengeometrie und das eingeschlossene Pulver im Bauteil zu belassen. Diese Pulverfüllung trägt nicht nur zur Verbesserung der Haptik und des Gewichts bei, sondern verleiht den Bauteilen zusätzliche Dämpfungseigenschaften. Dadurch wurde eine noch bessere Performance im realen Einsatz erzielt.

Ein zentraler Punkt in der Entwicklung war auch die Konstruktion der Bauteile. Da die ersten Entwürfe auf den FDM-Druck ausgelegt waren, mussten Anpassungen vorgenommen werden, um das volle Potenzial der Multi-Jet-Fusion-Technologie zu nutzen. voxel4U übernahm diese Optimierungsschritte und stellte sicher, dass alle Bauteile fertigungsgerecht designt wurden. Besonders hervorzuheben ist die Tatsache, dass SSR weiterhin mit den eigenen CAD-Daten arbeiten kann, die von voxel4U für den Druck angepasst werden, da beide Unternehmen in der Konstruktion SolidWorks einsetzen.

„Das war für uns eine enorme Erleichterung“, erklärt Dini. „Wir mussten nicht unsere gesamte Konstruktionsweise umstellen, sondern konnten nahtlos mit den bestehenden Daten weiterarbeiten.“ Nachdem die ersten Fertigungsaufträge erfolgreich abgewickelt wurden, werden jetzt Abrufchargen aus unterschiedlichen Varianten zusammengestellt, um flexibel auf Kundenanforderungen reagieren zu können. Die Produktion erfolgt in Losgrößen von 1 bis 4 pro Typ, wodurch SSR wirtschaftlich agieren kann und keinen großen Lagerbestand aufbauen muss.

In der Fertigung bei voxel4U findet sich neben MJF-Maschinen auch eine EOS-SLS-Anlage sowie sämtliches Equipment für ein perfektes Postprocessing.

Vorteile der Zusammenarbeit

Durch die Kooperation mit voxel4U konnte SSR seine Produktionsprozesse erheblich optimieren. Die Herstellungskosten konnten durch die Designanpassungen und Verbesserungen an den Bauteilgeometrien gesenkt werden. Durch den Einsatz von PA12 als bevorzugtes Material für die Saugkopfkomponenten wird eine höhere Stabilität gewährleistet und die Lebensdauer konnte derart vergrößert werden, dass diese einen ganzen Servicezyklus überstehen. Da die Saugköpfe den Kunden über ein Mietmodell zur Verfügung gestellt werden, war dies ein wesentliches Qualitätskriterium. Der regelmäßige Austausch zwischen den Unternehmen sorgt für eine hohe Flexibilität, wenn es um kundenspezifische Anpassungen geht und diese können ohne Zusatzkosten umgesetzt werden.

Zukunftssichere Fertigung durch 3D-Druck

Die Kooperation zwischen der SSR-GmbH und voxel4U beweist, dass Additive Fertigung nicht nur für Prototypen, sondern auch für langlebige Serienbauteile eine wirtschaftliche Lösung darstellen kann. Dank der Flexibilität der Multi-Jet-Fusion-Technologie kann SSR effizient auf Kundenanforderungen reagieren und seine innovativen Reinigungsgeräte weiter optimieren.

Ein entscheidender Faktor für den Erfolg war dabei nicht nur die technische Umsetzung, sondern auch die partnerschaftliche Zusammenarbeit. voxel4U hat sich als zuverlässiger und kompetenter Fertigungspartner bewiesen, der jederzeit auf Herausforderungen reagiert und maßgeschneiderte Lösungen bietet. Die Partnerschaft zwischen den beiden Unternehmen zeigt exemplarisch, welche Potenziale der 3D-Druck in der industriellen Fertigung bietet.

„Für uns hat die Zusammenarbeit mit voxel4U bislang nur Vorteile gebracht. Wir sind in der Entwicklung von neuen Produktvarianten schneller geworden und können durch die kompetente Unterstützung sehr kurzfristig auf veränderte Anforderungen eingehen. Da die Gegebenheiten bei eigentlich jedem Kunden etwas anders sind, ist das absolut entscheidend für eine erfolgreiche Projektabwicklung“, resümiert Dini und Grünwald ergänzt: „Die Zusammenarbeit mit SSR zeigt sehr deutlich, wo die Vorteile der Additiven Fertigung liegen: hohe Variantenvielfalt und häufige Designanpassungen bei Serienteilen ohne Zusatzkosten.“