(fb-September 2015) Der 3D-Druck hat sich schon in vielen medizinischen Bereichen bewährt. Allerdings sind die möglichen Dimensionen der gedruckten Objekte durch die Größe der gängigen Drucker eingeschränkt. Um hier mehr Flexibilität zu gewinnen, wurde der DeltaTower entwickelt, der in Deutschland exklusiv beim Druck-Experten PICCOs 3D World angeboten wird.
Die ungewöhnliche Rahmenkonstruktion des DeltaTower erlaubt einen deutlich höheren Bauraum als bisher, wodurch Objekte von bis zu 110 cm Höhe und 55 cm im Durchmesser gefertigt werden können. So lassen sich selbst lange Schienen oder Prothesen in einem Stück realisieren. Als Werkstoff können je nach Anwendung unterschiedliche Materialen eingesetzt werden – bis hin zu biokompatiblen Polyactiden (PLA). Verwendet wird die neue Technik beispielsweise vom Medizinproduktehersteller medi.
„Wir benötigen in der Entwicklungsphase von neuen Produkten immer wieder einzelne Teile, die aus Kostengründen nicht konventionell gefertigt werden können. Deshalb setzen wir 3D-Druck bei uns im Haus in verschiedenen Bereichen ein“, berichtet Patrick Bauer aus dem Bereich Forschung & Entwicklung bei der medi GmbH & Co. KG. Das Unternehmen bietet unterschiedliche medizinische Hilfsmittel an, die unter anderem in der Phlebologie, der Orthopädie und der Prothetik zum Einsatz kommen. „Da wir häufiger Komponenten von einem Meter Höhe brauchen, ist der DeltaTower ideal.“
Im Gegensatz zum klassischen 3D-Drucker, der mit einem Schienensystem in X-, Y-, und Z-Achse arbeitet, nutzt diese Lösung drei Präzisionslinearführungen und sechs Halterungsarme, um das sogenannte Hotend, den Druckkopf mit der heißen Düse, zu bewegen. Die Arme werden über Riementriebe gesteuert und verfahren die Druckeinheit dreidimensional im Raum, wodurch das zu druckende Objekt während des gesamten Prozesses fest auf dem Druckbett stehen bleiben kann. „Auf diese Weise werden Schwingungen, wie sie bei sich bewegenden Druckbetten entstehen, vermieden und es wird möglich, insgesamt höhere Objekte exakt zu drucken“, erklärt Joachim Schmidt, Geschäftsführer der PICCO’s 3D World GmbH, die den DeltaTower in Deutschland vertreibt und betreut. Mit den Modellen L und L Dual lassen sich so Werkstücke mit bis zu 110 cm Höhe und einer Fläche von 55 x 55 cm fertigen. Das jüngste Modell der Reihe, das auf der diesjährigen Euromold vorgestellt wird, bietet sogar 65 x 65 cm Bauraum im Querschnitt. Außerdem ist der Druckvorgang dank der besonderen Aufhängung des Druckkopfs sehr geräuscharm.
Einfache Installation und Nutzung
Um eine möglichst hohe Präzision und Lebensdauer zu erreichen, besteht der Drucker-Turm aus exakt gefrästen Aluminium-Teilen, die einzeln von Hand überprüft und auf ihre Funktion getestet werden. Über der Bodenplatte ist das Heizbett eingebracht, dessen Temperatur konstant geregelt wird, wodurch eine stabile Fixierung des Druckobjekts sichergestellt wird, ohne es zu beschädigen. Dies ist notwendig, um ein Verrutschen während des Prozesses zu verhindern. Die Einrichtung ist vergleichsweise einfach, da ein Tastsensor automatisch die Kalibrierung und ebene Ausrichtung der Grundfläche übernimmt. Der Benutzer muss lediglich die Z-Höhe manuell einstellen. Für optimale Ergebnisse sollte zudem beim ersten Aufbau mithilfe der integrierten Schraubfüße für eine waagerechte Aufstellung gesorgt werden.
Der 3D-Druck selbst erfolgt anhand von Objekt-Modellen, die in der Regel per CAD erstellt und in das gängige STL-Format exportiert werden. Diese Daten werden von der entsprechenden Software in einzelne Koordinaten aufgelöst, die der Druckkopf später abfahren muss. Für den Druck wird die ausgewählte Datei einfach per USB von einem Computer oder per TCP/IP 10/100-Schnittstelle übertragen. Selbst ein Speichermedium reicht dafür aus, da der DeltaTower auch über ein internes LCD-Panel und ein Dreh-Klick-Rad direkt am Gerät bedient werden kann. Über das Display hat der Bediener zudem alle wichtigen Parameter im Blick und kann jederzeit die Temperaturen des Druckers kontrollieren.
Kostengünstiges Fertigen mit verschiedenen Materialien
Gedruckt wird per Fused Deposition Modelling-Verfahren (FDM), das heißt, ein Filament des gewünschten Werkstoffs wird bei bis zu 295 °C aufgeschmolzen und über eine Düse schichtweise aufgetragen, um das Objekt aufzubauen. Die Düsen der verschiedenen DeltaTower-Modelle – Single wie Dual – haben Durchmesser von 0,35 mm bis zu 0,9 mm, einschließlich einer Duschbrause mit 7 x 0,40 mm für den schnellen 3D-Druck. Alternativ gibt es Düsen in weiteren Durchmessern, die unkompliziert getauscht werden können. Als Druckmaterial stehen verschiedene Stoffe zur Auswahl, darunter gängige Kunststoffe wie PA, ABS und PETG, aber auch medizinisch besonders interessante Werkstoffe wie Keramik oder das biokompatible und abbaubare PLA. „Die Haltbarkeit der damit hergestellten Teile ist je nach Material und Konstruktion gut bis sehr gut“, so Bauer.
Die Dicke der aufgetragenen Schicht lässt sich je nach Anspruch regeln, von 0,05 mm für feine Details bis 0,5 mm für höhere Stabilität oder Produktionsgeschwindigkeit. Die Druckdauer richtet sich nach diesen Anforderungen an die Auflösung sowie nach der Größe und dem Material. „Man muss einige Versuche durchführen und Erfahrungen sammeln, bis man ein gutes Ergebnis erhält. Trotzdem ergibt sich insgesamt eine Erhöhung der Geschwindigkeit bei der Konzeption von neuen Produkten“, fasst der Entwickler bei medi zusammen. „Außerdem bietet das FDM-Verfahren die kostengünstigsten Drucke, weshalb wir uns für diese Technik entschieden haben.“ Durch diese einfache Methodik – Fertigung direkt nach Modell ohne Nacharbeiten oder viel Abfall – lassen sich selbst kleine Stückzahlen bis hin zu Prototypen oder Nullserien wirtschaftlich herstellen, was beispielsweise auch patientenspezifische Anfertigungen erlaubt.
(weitere Informationen im Internet: www.piccos-3d-world.com)
Über PICCO’s 3D World
Die PICCO’s 3D World GmbH mit Sitz in Deggendorf wurde im Juli 2014 gegründet und ist spezialisiert auf den Vertrieb von 3D-Druckern sowie auf 3D-Druckdienstleistungen für Kunden unterschiedlicher Branchen. Mit 26 Druckern verfügt das Unternehmen bundesweit über eines der größten 3D-Druckzentren. Dabei spezialisiert sich PICCO’s 3D World nicht auf bestimmte Hersteller oder Druckverfahren, wodurch die Experten für jede Anwendung den jeweils geeignetsten Drucker empfehlen können. Durch seine Zusammenarbeit mit Firmen aus verschiedensten Bereichen vom Möbeldesign bis zur Medizintechnik hat das Unternehmen einen großen Erfahrungsschatz hinsichtlich der Machbarkeit im 3D-Druck. Zudem ist es dank seiner Kooperation mit Hochschulen auch über neuste Entwicklungen immer informiert. Daneben vermietet PICCO’s 3D World auch eine mobile Photogrammetriekabine, mit der sich Ganzkörperbilder für 3D-Selfies erstellen lassen.
Über medi – das Unternehmen
medi ist mit Produkten und Versorgungskonzepten einer der führenden Hersteller medizinischer Hilfsmittel. Weltweit leisten rund 2.200 Mitarbeiter einen maßgeblichen Beitrag, dass Menschen sich besser fühlen. Die Leistungspalette umfasst medizinische Kompressionsstrümpfe, Bandagen, Orthesen, Thromboseprophylaxestrümpfe, Kompressionsbekleidung, Passteile für Beinprothesen sowie Schuhe und Schuh-Einlagen. Darüber hinaus fließen mehr als 60 Jahre Erfahrung im Bereich der Kompressionstechnologie in die Entwicklung von Sport- und Fashion-Produkten der Marken CEP und ITEM m6. Das Unternehmen liefert mit einem weltweiten Netzwerk aus Distributeuren und eigenen Niederlassungen in über 90 Länder der Welt.
Quelle Text/Bild: PICCO’s 3D World, Pressebüro ABOPR München
BU: Mit 3D-Druck lassen sich heute auch komplexe und kleinteilige Formen schnell und wirtschaftlich realisieren. Bei größeren Objekten allerdings stoßen gängige Drucker schnell an ihre Platzgrenzen, auch beeinträchtigen Schwingungen mit zunehmender Höhe die Präzision.