1zu1: Vom handgemachten Einzelstück zum Serienprodukt

Profi-Saxofonist Axel Müller wollte die Querflöte von einer anderen Seite kennenlernen. Während einer pandemiebedingten Tourneepause tüftelte er an einem alternativen Mundstück – mit Erfolg. Als er mit dem Sound zufrieden war, machte er sich auf die Suche nach einem Serienfertiger mit Expertise. Wichtigste Anforderungen: Glatte Oberfläche, Lebensmittelechtheit und absolute Wiederholgenauigkeit. Damit war er bei den 3D-Druck-Profis von 1zu1 an der richtigen Adresse.

Profi-Musiker Axel Müller fand mit 1zu1 den perfekten Partner für die Realisierung des weltweit einzigartigen Querflöten-Mundstücks Fliphead. (Bild: Sarah Kaiser)

Profi-Musiker Axel Müller fand mit 1zu1 den perfekten Partner für die Realisierung des weltweit einzigartigen Querflöten-Mundstücks Fliphead. (Bild: Sarah Kaiser)

Völlig neue Töne erklangen vorigen Herbst auf dem Balkon von 1zu1 in Dornbirn. Mit dem neuen Mundstück Fliphead wurde die Querflöte erstmals zur Längsflöte. „Der Sound stimmt und ist serienreif“, befand Profi-Musiker Axel Müller aus Mannheim beim Test des final optimierten 3D-gedruckten Mundstücks. Ursprünglich waren nur wenige Stück für den Eigengebrauch geplant. Seit dem Frühjahr wird auf der ganzen Welt mit dem Flötenkopf Musik gemacht. Die Zutaten für die Erfolgsgeschichte sind etwas Glück, Experimentierfreude, hochpräzise 3D-Druck-Technologie und topmoderne Messtechnik.

Auf der Suche nach der idealen Fertigungsmethode erwies sich das breite Angebot von 1zu1 für Axel Müller als absoluter Glücksfall. „Wir konnten durch exakte CT-Messung das volle Potenzial des Selektiven Lasersinterns ausreizen und das per Handarbeit verfeinerte Urmodell geglättet und gefärbt in Serienqualität reproduzieren“, freut sich 1zu1-Projektleiter Stefan Rädler.

Für den richtigen Klang müssen die Oberflächen und Winkel exakt stimmen. Chemisches Glätten, Färben ohne Maßveränderung und robustes Material schaffen dafür die Voraussetzung. (Bild: Fliphead)

Für den richtigen Klang müssen die Oberflächen und Winkel exakt stimmen. Chemisches Glätten, Färben ohne Maßveränderung und robustes Material schaffen dafür die Voraussetzung. (Bild: Fliphead)

Neuer Ansatz mit 3D-Druck

Der Fliphead bringt Querflöte und Saxofon zusammen. Während sich die beiden Blasinstrumente bei den Griffen ähneln, unterscheiden sich Spielhaltung und Mundstück wesentlich. Querflöte wird waagrecht gespielt – ohne Blick auf die Klappen. Axel Müllers einfache Idee: Ein Mundstück wie bei einer Blockflöte und schon wird das Lernen leicht und einen neuen Klang gibt’s obendrauf. Durch die pandemiebedingte Tourneepause hatte er plötzlich Zeit für Experimente.

Er studierte Form und Funktion der Blockflöte, passte die Geometrie hie und da an und zeichnete am Tablet seinen ersten Plan im CAD-Programm. „Als Profimusiker hatte ich den richtigen Sound im Ohr, aber keinen Plan von Konstruktion und Technik“, berichtet er. Eines stand fest: Der Fliphead sollte aus einem Stück entstehen und die Entwicklung leistbar bleiben. CNC-Fertigung und Spritzguss schieden somit aus.

Müller besorgte sich einen 3D-Drucker für den Hausgebrauch und legte los. Die ersten Versuche mit dem FDM-Drucker (Fused Deposition Modeling) waren ernüchternd: „Die verfahrensbedingten Rillen verfälschten den Ton.“ Im DLP-Druck (Digital Light Processing) mit Kunstharz kam er der Sache näher. Als der Sound nach unzähligen Versuchen endlich stimmig war, gab es wieder ein Problem: Epoxidharz ist nicht lebensmittelecht. Also tauchte Müller den Prototypen in UV-härtenden Acryllack und kreierte so in Handarbeit das Urmodell des Serienprodukts.

Die 3D-Druck-Spezialisten von 1zu1 ermöglichten dank Technologievielfalt, Präzision und Expertise den Markteinstieg des alternativen Querflöten-Mundstücks Fliphead. Im Bild: Fertigungsleiter-3D-Druck SLS Philipp Schelling (links) und Projektleiter Stefan Rädler (rechts). (Bild: Darko Todorovic)

Die 3D-Druck-Spezialisten von 1zu1 ermöglichten dank Technologievielfalt, Präzision und Expertise den Markteinstieg des alternativen Querflöten-Mundstücks Fliphead. Im Bild: Fertigungsleiter-3D-Druck SLS Philipp Schelling (links) und Projektleiter Stefan Rädler (rechts). (Bild: Darko Todorovic)

Reibungslose Oberfläche

Für den Marktstart musste eine seriöse und serielle Lösung her. Mit viel Geduld und Feingefühl transformierten Axel Müller und das Technik-Team von 1zu1 das in mühsamer Handarbeit perfektionierte Einzelstück in ein serienreifes Produkt mit Gleichklang-Garantie. „Ich habe mich bei 1zu1 sofort verstanden gefühlt, das Team hat richtig mitgedacht“, erzählt der Musiker.

Für die erforderliche Qualität sorgten industrielle SLS-Technologie, der passende Polyamid-Werkstoff und chemisches Glätten. „Die Oberfläche ist das Um und Auf für den Sound und den Gebrauch“, verrät Müller. Damit der Fliphead funktioniert, zugelassen wird und leicht gereinigt werden kann, müssen die Außen- und Innenseiten möglichst glatt sein.

1zu1-Projektleiter Stefan Rädler wies Müller schon früh auf weitere Vorteile hin: „Wir garantieren robuste, temperaturbeständige Teile mit mikroskopisch glatten Oberflächen, färben diese in der Wunschfarbe ohne Maßabweichung ein und bieten auch Bedruckungen an.“ Müller entschied sich schließlich für je eine Version in kräftigem Rot und schlichtem Schwarz und das Firmenlogo im Digitaldruck.

Das Spiel mit dem Fliphead erfordert einen zusätzlichen Haltegriff. Das Daumenstück wird ebenfalls im 3D-Druck hergestellt, bedruckt und in rot und schwarz eingefärbt. (Bild: Darko Todorovic)

Das Spiel mit dem Fliphead erfordert einen zusätzlichen Haltegriff. Das Daumenstück wird ebenfalls im 3D-Druck hergestellt, bedruckt und in rot und schwarz eingefärbt. (Bild: Darko Todorovic)

Der Fliphead erlaubt das senkrechte Spiel der Querflöte, erleichtert so das Lernen und sorgt für einen neuen Klang. (Bild: Fliphead)

Der Fliphead erlaubt das senkrechte Spiel der Querflöte, erleichtert so das Lernen und sorgt für einen neuen Klang. (Bild: Fliphead)

Professionelle Übersetzung

Der Technologietransfer vom DLP-Einzelstück zum SLS-Element erforderte einige Anpassungen. Denn die Herstellung und Lackierung führt bei der Geometrie zu leichten Abweichungen gegenüber dem 3D-Modell – etwa beim Luftkanal. „Wir haben den perfekt klingenden Harz-Prototypen mit dem CT genau unter die Lupe genommen und den Scan mit unserem SLS-Teil verglichen“, berichtet Rädler. So konnten die 1zu1-ExpertInnen am realen Objekt Verbesserungspotenziale entdecken. „Das hat den Prozess um Wochen beschleunigt. Statt bei weiteren Testdrucken im Dunkeln zu tappen, konnten wir das 3D-Modell zielgerichtet optimieren“, erzählt Müller.

Die hochauflösende CT-Messung brachte noch eine weitere Erkenntnis: Bei einigen wenigen Teilen wurden winzige Materialrückstände in den Ecken des Luftkanals gefunden. „Die führen zu einem veränderten Luftfluss und beeinflussen den Klang“, so Müller. 1zu1 fräste daraufhin ein Reinigungswerkzeug aus Aluminium. Und weil das saxofonartige Spielen der Querflöte einen zusätzlichen Haltegriff erfordert, designte Axel Müller ein Daumenstück dazu. Das fertigt 1zu1 auf der Hochleistungsmaschine EOS P500 gleich mit. So entstehen 100 Teile gleichzeitig und 1.000 Stück in kürzester Zeit. Optimieren, produzieren, glätten, färben, bedrucken, kontrollieren: Beim Fliphead war das Gesamtpaket von 1zu1 entscheidend für den schnellen Markterfolg – ganz gemäß dem Leitspruch ‚High Precision, Quick Solutions‘.

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