„Brifo“ – Atemschutzmaske für Kinder

Das Leben in stark verunreinigten Städten hat zur Folge, dass immer mehr Menschen Atemschutzmasken gegen Smog tragen. Für Erwachsene gibt es eine Auswahl an erhältlichen Modellen, für Kinder dagegen, deren Gesundheit unter solch ungünstigen Bedingungen noch erheblich mehr leidet, sieht die Situation schlechter aus. Ein für 3D-Projekte bekannter Designer hat nun eine Maske entworfen, die speziell für Kinder bestimmt ist.

Eine in 3D-Technik erzeugte Atemschutzmaske für Kinder. Eine der Grundanforderungen, welche die Maske zu erfüllen hatte, war ihr geringes Gewicht.

Eine in 3D-Technik erzeugte Atemschutzmaske für Kinder. Eine der Grundanforderungen, welche die Maske zu erfüllen hatte, war ihr geringes Gewicht.

Anstatt für Erwachsene erhältliche Modelle größentechnisch an die Bedürfnisse von Kindern anzupassen, beschloss Designer Bartłomiej Gaczorek, eine vollständig neue Maske zu entwerfen. Eine der Grundanforderungen an die Maske war ein geringes Gewicht. Da sich Kinder viel mehr bewegen und auch schon mal hinfallen, musste ein Schutz für die Filter vorgesehen werden, ohne dass die Maske dadurch größer wird. Eine bunte Farbgebung sollte sie für Kinder attraktiver machen. So entstand der Entwurf der neofuturistischen Maske „Brifo“. Von der Form her erinnert sie an eine Fledermaus sowie an Superhelden.

Die Additive Fertigung eignet sich mittlerweile nicht nur zum Erschaffen von Prototypen, sondern ebenso zur Herstellung von Funktionsteilen.

Die Additive Fertigung eignet sich mittlerweile nicht nur zum Erschaffen von Prototypen, sondern ebenso zur Herstellung von Funktionsteilen.

Additive Fertigung von Funktionsteilen

Die Additive Fertigung eignet sich mittlerweile nicht nur zum Erschaffen von Prototypen, sondern ebenso zur Herstellung von Funktionsteilen. Als geeignete Maschine zur Herstellung einer voll funktionstüchtigen Maske erwies sich die Desktop-Maschine Sinterit Lisa, der die SLS-Technologie nutzt. Er ermöglicht die Herstellung von Funktionsteilen, die sich im Verlauf der Postproduktion gut weiterverarbeiten lassen.

Durch die Nutzung zweier unterschiedlicher Materialien, des sehr robusten PA12 sowie des elastischen TPU, war es zudem möglich, sowohl das Gehäuse, sämtliche Montageteile als auch das anpassbare Gesichtsteil additiv herzustellen.

Im Fall von „Brifo“ nutzte der Designer einige Funktionen des Programmes Netfabb, um die erforderliche Leichtigkeit zu erreichen, ohne an Stabilität oder funktionalen Eigenschaften einzubüßen.

Im Fall von „Brifo“ nutzte der Designer einige Funktionen des Programmes Netfabb, um die erforderliche Leichtigkeit zu erreichen, ohne an Stabilität oder funktionalen Eigenschaften einzubüßen.

Spezielle Software

Als eine große Hilfe bei der Fertigung der Teile erwies sich die Software Autodesk Netfabb Ultimate. Dabei handelt es sich um ein spezielles Programm zur Optimierung von 3D-Drucken, das nicht nur den Druckprozess beschleunigt, sondern auch notwendige Änderungen an den entworfenen Modellen zulässt. Als Ergebnis lassen sich letztlich leichtere Teile erzeugen, als dies vor dem Einsatz der Applikation möglich gewesen wäre.

Bisher waren die Möglichkeiten der Software weitgehend den Nutzern von FDM-Druckern bekannt, die sie hauptsächlich zur Erzeugung von Stützgeometrien verwendeten, die für die Realisierung von Ausdrucken mit Überhängen im FDM-Verfahren unerlässlich sind. Die Erweiterung der Funktionalitäten für den Bereich der SLS-Technologie führt zu zusätzlichen Einsatzmöglichkeiten.

Der Designer wählte für die Kinder-Atemschutzmaske den Drucker Sinterit Lisa, der ideal für die Herstellung komplizierter Formen, aber auch beweglicher Elemente bestens geeignet ist.

Der Designer wählte für die Kinder-Atemschutzmaske den Drucker Sinterit Lisa, der ideal für die Herstellung komplizierter Formen, aber auch beweglicher Elemente bestens geeignet ist.

Ein Meilenstein im Design

Im Falle von „Brifo“ wurde Netfabb eingesetzt, um das Design vor dem Druck aufzubereiten. Die Software erzeugte interne Gitter mit komplexen organischen Strukturen, um das Design schlanker gestalten zu können. Dabei ermöglichten die Gitterstrukturen eine Gewichtseinparung, ohne Einbußen hinsichtlich Stabilität und Festigkeit hinnehmen zu müssen. Die händische Erzeugung derartiger Strukturen wäre extrem zeitaufwändig (wenn überhaupt möglich) und hätte möglicherweise zu Fehlern geführt, welche die Herstellbarkeit gefährden.

Bei sehr komplexen Projekten sind Designfehler nahezu unvermeidlich. Autodesk Netfabb kann Probleme schnell erkennen und analysieren, Geometrien reparieren und damit die Prozesszeit in der Herstellung signifikant reduzieren.

„Mein üblicher Workflow von der Idee zum Prototypen verläuft normalerweise über das CAD-Design, exportieren, aushöhlen und dem Befüllen mit Gitterelementen bis zur Ausrichtung im Bauraum der Maschine. Dazu musste ich bisher zu fast jeder Operation unterschiedliche Programme verwenden. Das vielfache Importieren und Exportieren war dabei nicht nur frustrierend, sondern hatte auch zur Folge, dass die Dateien selbst der Gefahr ausgesetzt waren, beschädigt zu werden“, sagt Gaczorek.

„Dank Autodesk Netfabb Ultimate kann ich das ganze 3D-Projekt auf einmal importieren und dann innerhalb der Software alle nötigen Änderungen vornehmen. Es ist ein 3D Druck-Tool auf Industriestandard mit vielen automatisierten Scripten und einer großen Anzahl von angebundenen, handelsüblichen Maschinen. Das ermöglicht es, Entwürfe bereits unter dem Aspekt des Ausdruckens auf einem bestimmten Gerät zu gestalten. Einer dieser Drucker ist der Sinterit Lisa, eine Desktop SLS-Maschine. SLS hat nahezu keine Einschränkungen in der Formgebung und ist damit für komplexe, organische Geometrien und auch für bewegliche Teile bestens geeignet.“

Komfort und Zeit

Dank der Zusammenarbeit von Autodesk Netfabb und Sinterit war der Designer in der Lage, aus dem Programmmenü den Drucker Sinterit Lisa auszuwählen, wodurch ihm sofort angezeigt wurde, über welchen Bauraum er verfügt. Eine automatische Kollisionsprüfung war dabei von Anfang an sehr hilfreich.

Durch die Funktion zum automatischen Teile-Packaging sorgt die Software dafür, dass der Bauraum optimal ausgenutzt wird. Die in einem Druckerkompatiblen Format gespeicherte Zieldatei machte es möglich, dass man sofort mit dem Drucken beginnen konnte, ohne noch zusätzliche Programme ausführen zu müssen.

„Die interessanteste Funktion von Autodesk Netfabb Ultimate sind die leistungsfähigen Algorithmen. Die Art und Weise, wie diese Geometrien reparieren, Strukturen aushöhlen oder Gitterstrukturen erzeugen ist unglaublich. Da wo andere Software enttäuscht, leistet Netfabb hervorragende Arbeit. Eine solide Form kann in wenigen Schritten mit einer Gitterstruktur befüllt und Öffnungen für das Entfernen unbenutzten Pulvers eingebracht werden. Im Fall der Maske wurde es dadurch möglich, ihr Gewicht um 50 % zu verringern. Es ist für mich die beste Lösung für die Zusammenarbeit mit SLS-Druckern wie dem Sinterit Lisa, die im Moment auf dem Markt verfügbar ist“, fügt Gaczorek abschließend hinzu.

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