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Komponenten aus gutem Hause

Das Unternehmen fabmaker setzt auf bewährte Linearführungskomponenten für 3D-Drucker

Technikaffine Startup-Unternehmen setzen wagemutiger als andere aufkommende Technologien in neue, marktgängige Produkte um. So auch die fabmaker GmbH, Braunschweig, die einen 3D-Drucker für den Schul- und Ausbildungsbereich entwickelt hat. Bei der Auswahl der Funktionselemente und Komponenten, die sie in ihrem „Bildungsdrucker“ verbauen, setzen die Mitarbeiter um Geschäftsführer Dean Ćirić jedoch auf Industrieerprobtes, wie die Zusammenarbeit von fabmaker und igus® zeigt.
3D-Druck ist im Prinzip die Fortführung der seit 30 Jahren bekannten Stereolithografie, der findige Software-Entwickler Mitte der 1990er Jahre das Schild „Rapid Prototyping“ umgehängt haben. Doch 3D-Drucker liefern längst nicht mehr nur Prototypen, anhand derer sich Entwickler über die Funktionen, das Design und die Haptik ihrer Kreationen austauschen. Chinesische Unternehmen lassen mittlerweile im 3D-Druck großformatige Bausegmente entstehen, die nach dem Lego-Prinzip zu kompletten Einfamilienhäusern zusammengefügt werden können. Ein Dach überm Kopf für etwa 7.000 Euro; allerdings in China...

„Vor etwa drei Jahren erlebte der 3D-Druck einen richtigen Hype“, erklärt Daniel Kerlin, der bei fabmaker für Marketing und Vertrieb verantwortlich ist. „Da haben wir gesagt: Die Technologie ist marktreif. Jetzt muss man die Menschen an sie heranführen. Schüler an Grund- und weiterführenden Schulen, Auszubildende in Betrieben, Studenten an Hoch- und Fachschulen sollen lernen, was mit dieser Technologie alles möglich ist. Also war es unser Ziel, einen 3D-Drucker mit zwei Druckköpfen zu entwickeln, der leicht zu bedienen und sicher ist, der zuverlässig funktioniert, und der dank seiner technischen Eigenschaften und seiner Software professionelle Ergebnisse liefert. Und um entweder Filamente in zwei Farben oder aus zwei unterschiedlichen Materialien zu verarbeiten, musste unser 3D-Drucker zwei Druckköpfe haben.“

Ziel der Entwicklung: Der „Bildungsdrucker“

Damit waren nicht nur die Geschäftstätigkeit und die Alleinstellungsmerkmale des neuen Produktes definiert, sondern auch der erklärte Zielmarkt des jungen Unternehmens: die Aus- und Weiterbildung. Sie ist ein riesiger, aber weitestgehend unbeachteter Markt. Zum einen fehlt dem Bildungsbereich die Lobby. Zum anderen adressieren die meisten Unternehmen mit ihren neu- und weiterentwickelten Produkten industrielle Anwendungen, was in aller Regel letztlich auf einen Verdrängungswettbewerb hinausläuft

Bildungsdrucker

Mit dem „Bildungsdrucker“ sollen Schüler an Grund- und weiterführenden Schulen, Auszubildende in Betrieben sowie Studenten an Hoch- und Fachschulen lernen, was mit dieser Technologie alles möglich ist.

 

Bevor jedoch das Projekt „Bildungsdrucker“ gestartet wurde, haben Daniel Kerlin und Stefan Silder, verantwortlich für die technische Entwicklung bei fabmaker, viele der damals am Markt verfügbaren 3D-Drucker unter die Lupe genommen. Da gab es nach den Worten von Kerlin „teilweise schon bemerkenswerte Unterschiede“, die ihnen aber gezeigt hätten, auf welche Details sie bei der Konstruktion Wert legen müssen.
Eines der Hauptkriterien war die präzise, erschütterungsfreie Positionierung der beiden Druckköpfe, durch deren Düsen die auf 250 °C erhitzen Filamente fließen, die im Schmelzschichtverfahren die gewünschten Konturen entstehen lassen. Es war zwar der Anspruch „nicht so genau wie möglich, sondern so genau wie nötig“, doch was das heißt, zeigt die erreichte Positioniergenauigkeit der Düsen: 0,0125 Millimeter.

Voraussetzung dafür ist natürlich eine hochgenaue Linearführung, auf welcher die Druckköpfe in x-, y- und z-Richtung verfahren werden. Diese Führung sollte aber nicht nur präzise sein, sondern auch noch schmiermittel- und möglichst wartungsfrei. „Schmiermittelfreiheit war ein Muss“, begründet Stefan Silder. „Es wäre sehr fatal, wenn bei Temperaturen oberhalb von zweihundert Grad Schmiermittel wie Öl oder Fett austritt und das zu druckende Objekt oder den Arbeitsraum verunreinigt. Und die von uns angestrebte Wartungsfreiheit ergibt sich daraus, dass unser Bildungsdrucker im Prinzip ein Lehrmittel ist, das immer verfügbar sein muss und viele Jahre lang ausfallsicher zu funktionieren hat. Zudem sind die Menschen, die an die 3D-Druck-Technologie herangeführt werden sollen, technisch ganz unterschiedlich vorgebildet. Der Drucker muss also Fehlbedienungen verzeihen können.“ Last but not least sollte der Preis für eine solche Linearführung „im Rahmen bleiben“.

Hochleistungskunststoffe ermöglichen wartungsfreie Linearführungen

Anhand dieser Spezifikationen schauten sich Daniel Kerlin und Stefan Silder auf dem Markt nach einer solchen Linearführung um, verglichen verschiedene Produkte unterschiedlicher Anbieter, testeten, verwarfen und wurden schließlich bei igus® in Köln fündig. Nicht ganz ohne Grund, denn für ihren 3D-Drucker brauchten sie ja auch Energieführungsketten. Doch dazu später.

Maik Röttger, damals frischgebackener Technischer Verkaufsberater Lagertechnik im igus® Büro Hannover, empfahl den Braunschweiger Jungunternehmern eine vorkonfektionierte Linearführung aus dem drylin® W-Baukasten. Er nennt ein weiteres Argument für die Schmiermittelfreiheit: „Schmiermittel ziehen Schmutz und Staub an. Beides kann man im Arbeitsraum eines 3D-Druckers genauso wenig gebrauchen wie beispielsweise in einem Reinraum, wo Linearführungen der drylin® W-Serie ebenfalls in vielen verschiedenen Applikationen zum Einsatz kommen.“

Ein ganzer Baukasten für vielfältigste Anforderungen

Gleitfolien aus verschiedenen schmierfreien iglidur® Hochleistungspolymeren sorgen hier dafür, dass sich drylin® W-Führungen gegenüber kugelumlaufgeführten Wagen „flüsterleise“ bewegen. Sie können in die Lagergehäuse, die es wahlweise aus Aluminium, Edelstahl oder Zinkdruckguss gibt, ohne großen Montageaufwand eingeclipst werden. Optional lässt sich das Lagerspiel individuell einstellen. Die drylin® W-Linearführungen, die es als Einzel- oder Doppelschienensysteme gibt, sind modular aufgebaut. Ihre Profilschienen bestehen aus hartanodisiertem Aluminium, das für optimale Reibeigenschaften, geringen Verschleiß sowie für Leichtbau steht. Alternativ gibt es die Führungen auch aus Edelstahl oder (ultraleicht) aus Carbon und GFK. Und es gibt eckige Schienen mit Loslagerfunktion für den Einbau über Eck. Allesamt einfach zu montieren.

Energieketten für 3D-Drucker

drylin® Linearführungen von igus sorgen für einen sanften Lauf. Ebenfalls von igus®: e-ketten® aus der Serie E2.1 micro, die Leitungen sicher führen.

 

Aber da war ja noch die Frage, welche Energieführungsketten in den Bildungsdruckern von fabmaker eingesetzt werden sollen. „Bei Energieführungsketten kommt man an igus® nicht vorbei“, betont Stefan Silder. „Die Kölner entwickeln ja bekanntermaßen seit über vierzig Jahren Hochleistungskunststoffe und haben das umfassendste Programm an Kunststoffketten weltweit. Angesichts dieser Vielfalt brauchten wir zuallererst eine fundierte technische Beratung darüber, mit welchem Kettentyp sich unsere Anforderungen am besten realisieren lassen.“

Die Beratung gab es prompt durch Frank Klingemann, Technischer Verkaufsberater e-kettensysteme® mit Sitz in Salzgitter. Er erinnert sich: „Für ihren 3D-Drucker braucht fabmaker zwei e-ketten®. Eine, die stehend in der vertikalen z-Achse läuft und die Steuer- und Versorgungsleitungen für das Druckbett sicher führt und eine freitragende für die Steuer- und Versorgungsleitungen für die Druckköpfe in der horizontalen x-/y-Achse. Die Ketten sollen natürlich wartungsfrei sein und zudem einen möglichst geringen Biegeradius haben, damit sie nicht so weit in den Arbeitsraum hineinreichen. Außerdem sollte die in der Horizontalen laufende Energieführungskette nicht durchhängen.“

Anhand dieser Anforderungen empfahl sich für beide Anwendungen eine leichte und kostengünstige Kette der Serie E2 micro. Doch nach einigen Tests zeigte sich, dass diese an den Druckköpfen etwas durchhing. Frank Klingemann schlug einen stabileren Kettentyp vor: eine Kette der Serie E2.1 micro. Und er empfahl, die Kette gegenläufig zu den Druckköpfen zu führen. Damit lag er richtig, wie die anschließenden Tests zeigen sollten.

Dieser Kettentyp eignet sich für freitragende Anwendungen bis 0,75 Metern. Er ist robust, leise laufend und bietet Innenbreiten bis 50 Millimeter, wobei die glatten Konturen größtmögliche Kabelschonung garantieren.

Trotzdem sieht Daniel Kerlin ─ ganz Perfektionist ─ immer noch Optimierungsbedarf und lobt zugleich die gute Zusammenarbeit mit den beiden Beratern von igus®: „Wir stehen zwar nicht permanent miteinander im Kontakt, aber wenn wir Fragen haben, dann können wir uns jederzeit an igus® wenden. Und Maik Röttger oder Frank Klingemann kommen auch zu uns in den Technologiepark, wenn wir mal eine andere Energieführungskette testen möchten oder wenn wir technische Fragen etwas ausführlicher erörtern möchten.“

fabmaker

Daniel Kerlin, bei fabmaker für Marketing und Vertrieb verantwortlich (2.v.r.) und Stefan Silder, ebenfalls verantwortlich für den Vertrieb bei fabmaker (2.v.l.) zusammen mit den zuständigen Technischen Verkaufsberatern Frank Klingemann (links) und Maik Röttger (rechts).

 

Und die Kunden des jungen Unternehmens? „Die sind mit unseren 3D-Druckern offensichtlich zufrieden“, sagt Daniel Kerlin abschließend, „zumindest ist noch kein Gerät aufgrund eines technischen Defektes wieder zu uns zurückgekommen.“

Die Frage, ob man bei fabmaker bereits an einem 3D-Drucker mit noch mehr Druckköpfen arbeite und welche Energieführungsketten und Linearführungen möglicherweise dann benötigt würden, beantwortet Stefan Silder mit einem vielsagenden Lächeln: „Geplant ist das momentan nicht, aber wenn wir daran gehen sollten, werden wir sicher zuallererst wieder mit igus® sprechen.“

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