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3D-Drucker SD300 Pro: 3D zum Anfassen
Seit rund einem halben Jahr vertreibt der bekannte CAM/CAM-Anbieter, Inneo Solutions, Ellwangen, einen neuartigen 3D-Drucker. Es handelt sich dabei um ein Gerät des israelischen Anbieters Solido, welches sich durch ein günstiges Preis-/Leistungsverhältnis, einfache Bedienung und stabile Modelle aus PVC auszeichnet. Der Einsatz rechnet sich ab 20 bis 30 Prototypen pro Jahr.
Der Mensch lernt durch begreifen. Wer Kinder hat, weiß, wie intensiv sie alles Neue „begrabschen“, beschnuppern und auch anlecken. Erst später werden wir anders erzogen, sollen alles mit dem Kopf verstehen. Nur: Von Natur aus besteht der Mensch in etwa aus 10 Prozent Denken und 90 Prozent Fühlen.
Darum wurden in der Produktentwicklung schon immer Prototypen gebaut. Seit rund 20 Jahren kann man, ausgehend von einem 3D-Modell, beliebig komplexe Teile ohne Form herstellen: Rapid Prototyping. Stereolithographie, Lasersintern, LOM und andere sind Verfahren, die heute jeder Techniker kennt.
Wesentlich neuer sind die so genannten 3D-Drucker. Sie sind viel preisgünstiger, einfacher aufzustellen und zu bedienen als die vorgenannten Verfahren. Sie sind letztlich ein „Tool“ für Konstrukteure und Designer selbst.
 Der 3D- Drucker von Solido kann bequem auf einem normalen Arbeitstisch aufgestellt werden.
Auch hier wiederum gibt es unterschiedliche Verfahren, wie das 3D-Teil zustande kommt. Das in diesem Artikel vorgestellte System arbeitet mit aufeinander geklebten PVC-Folien, dem LOM, welches mit Papier arbeitet, nicht unähnlich.
In die Hand des Konstrukteurs
Inneo hat sich, laut Geschäftsführer, Helmut Haas, „vor Jahren schon mit dem Thema Rapid Prototyping befasst.“ Damals hatte das Unternehmen damit allerdings nicht allzu viel Erfolg, „weil uns selbst die nötige Erfahrung fehlte und weil auch das Preis-/Leistungsverhältnis nicht stimmte“, wie Helmut Haas weiter ausführt.
Mit dem SD300 Pro von Solido ist die Ausgangsbasis nun eine andere. „Wir glauben dass sich das Gerät technisch positiv vom Wettbewerb abhebt und dass es mit einem Preis unter 10.000.- Euro sehr marktfähig ist“, so Helmut Haas .
Wichtig ist es den Ellwangern, dass der 3D-Drucker direkt im Konstrukteursumfeld aufgestellt werden kann und weder besondere Räumlichkeiten noch Dunstabzug oder Klimatisierung etc. benötigt. Somit sind auch die Konstruktionsabteilungen Ansprechpartner für Inneo, genauso wie für die CAD-Systeme auch – man kennt sich also. Und die bisherige Resonanz zeigt, dass die Positionierung wohl genau stimmt.
Rapid Prototyping mit fast unbegrenzten Möglichkeiten
Der Hersteller des SD300 Pro ist die Firma Solid aus Tel Aviv, Israel. Das Unternehmen besteht seit rund sechs Jahren und hat zurzeit 120 Mitarbeiter. Die entwickelten 3D-Drucker sind serienreif und werden weltweit über Distributoren vertrieben. Daneben gibt es verteilte Supportstandpunkte, der für Europa zuständige Standpunkt ist in Italien.
 Auch komplexe Geometrien können mit dem SD 300 Pro ausgegeben werden.
Das Gerät selbst ist nicht größer als ein Laserdrucker früher (siehe Bild) und kann mit seinen knapp 40 Kilogramm von zwei Personen bequem bewegt werden.
Sein Bauraum lässt Teilegrößen von 210 x 160 x 135 mm zu. Das muss aber nicht das Ende der Fahnenstange bedeuten. „Größere Modelle können geteilt und in mehreren Einzelteilen produziert werden, die dann zusammengeklebt werden“, so Wolfgang Stoll, der zuständige Produktmanager bei Inneo. Der Hersteller hat so beispielsweise den Rahmen eines Mountainbikes komplett als Prototyp herstellen können.
Das verarbeitete Material ist PVC in unterschiedlichen Farbausprägungen, welches in Rollenform geliefert wird. An neuen Materialien wird, laut W. Stoll, „bereits gearbeitet. Sie sind aber noch nicht serienreif.“
Die zu erzielenden Genauigkeiten sind in X- und Y-Richtung 0,1 mm, in Z-Richtung 0,16 mm. Das ist zwar keine mit NC-Maschinen zu vergleichende Präzision, genügt jedoch für Anschauungsmodelle.
Das Gerät benötigt einen ganz normalen 220V Stromanschluss und wird über eine USB-Schnittstelle mit einem Computer verbunden. Der Stromverbrauch beträgt 620 Watt. Er ist deshalb so hoch, weil die Arbeitstemperatur bei 34 Grad liegt – optimal für die Folienverarbeitung.
 Große Modelle, die über den Arbeitsraum des Druckers hinausgehen, können durch Aneinanderkleben von Teilmodellen realisiert werden.
Mit dem SD300 Pro können Modelle aus allen möglichen CAD-Systemen realisiert werden, „vorausgesetzt es liegen geschlossene STL-Modelle vor“, wie Wolfgang Stoll präzisiert. Wie auch bei den anderen RapidX-Verfahren werden daraus Schichten errechnet, die einzelnen Konturzüge dieser Schichten müssen eben geschlossen sein.
Neben der Folie gibt es noch drei weitere Verbrauchsmaterialien: Kleber für das Kleben der schichten, einen „Antikleber“, der mit Stiften dort aufgetragen wird, wo die Schichten nicht kleben sollen und die Stifte selbst. Zusätzliche Kosten entstehen durch die Abnutzung und den Ersatz des Schneidmessers. Ein Messer hält rund drei bis fünf Folienrollen lang. Seine Lebensdauer wird überwacht und angezeigt.
Alle Verbrauchsmaterialien werden komplett in einem Paket geliefert. Der Preis beträgt jeweils 280.- Euro. Das passt gut zum Gerätepreis, der sich knapp unter 10.000.- Euro bewegt und bei Inneo bereits drei solcher Materialpakete enthält. Einmalige Zusatzkosten entstehen noch durch einen obligatorischen Tag Schulung und Einweisung.
Installation und Prozessablauf
Die Installation des Druckers ist im Grunde genauso einfach wie die eines Papierdruckers: Strom- und Datenkabel einstecken, Gerät initialisieren, fertig. Nur hier müssen dann noch die Verbrauchsmaterialien eingebaut werden:
- Materialrolle
- Kleber Kartusche
- Antikleberkassette und
- Stifte
Der, wenn man so will, zweite Teil erfolgt am Rechner. Das STI-File wird importiert und interaktiv auf der Arbeitsplatte platziert. „Operationen wie skalieren, kopieren, drehen, schneiden etc. sind jetzt möglich, um modellabhängig eine optimale Produktion zu erreichen“, so Wolfgang Stoll. Danach wird das systeminterne Format SDM erstellt und der Job an den Drucker gesendet.
 Reales Modell aus PVC, bereits bestückt mit Anbauteilen.
Jetzt beginnt die eigentliche Herstellung. Als erstes legt der Drucker eine „Leerfolie“ über die Arbeitsplattform. Das sorgt später für eine einwandfreie Trennung des Modells von der Plattform. Dann kommt die erste Schichtfolie und der erste Klebevorgang. Antikleber (Trennmittel) wird dort aufgetragen, wo nicht geklebt werden darf. Nun wird die Kontur der Folie geschnitten, dafür wird das Messer benötigt. Dann wird die nächste Folie darüber gewalzt, unter Druck und Wärme aufgebracht, damit sie sicher hält und keinerlei Blasen eingeschlossen werden. So geht es weiter, bis alle Schichten aufgetragen sind. Jetzt kann das Modell entnommen und das Restmaterial entfernt werden. Das geht am Anfang noch recht leicht, weil das Material erst binnen 24 Stunden aushärtet.
Wer will, kann das Teil finishen: Fräsen, bohren, schleifen etc. sind kein Problem, ebenso nicht spachteln und lackieren. Das Bauteil ist dann fertig zum probieren und präsentieren.
Die Länge des Druckvorgangs hängt natürlich von den Abmessungen des Modells und der Anzahl der nötigen Schnitte ab. Ein ca. 1 cm dicker Flaschenverschluss wird in etwa 1,5 Stunden erstellt, ein Pumpengehäuse, das etwa so groß wie zwei Fäuste ist, benötigt 10 bis 12 Stunden. Natürlich läuft das Gerät während des Drucks mannlos.
Ein Wort zur Entsorgung der Teile, des Restmaterials sowie der Kartuschen. „Alle diese Materialien können wie ganz normaler Haushaltskunststoff im gelben Sack entsorgt werden“, sagt Wolfgang Stoll.
Abgrenzung zu anderen Verfahren
Der neue 3D-Drucker hat ein sehr ansprechendes Preis-/Leistungsverhältnis. Er ist denkbar einfach zu bedienen, der Prozess ist sauber und bürotauglich. Das Verfahren benötigt keine Stützkonstruktion. Weitere Zusatzgeräte, etwa zum Aushärten, sind nicht nötig.
Die Teile sind gut belastbar und als Besonderheit: Es können Folienscharniere hergestellt werden. Dem gegenüber steht bislang noch das Monomaterial und eben ein begrenzter Bauraum.
Soviel zur Technik. Wer der Sache nun noch näher kommen will, muss in die reale Welt wechseln, ein Benchmark-Teil anfertigen lassen und sich dann damit befassen. Die Zukunft ist virtuell und real!
 Die Informationsgeber in Ellwangen: Helmut Haas (links) und Wolfgang Stoll.
Über INNEO Solutions
Inneo Solutions ist ein in Deutschland, der Schweiz und in Großbritannien führender Lösungsanbieter in den Bereichen Produktentwicklung (CAD/CAM, PDM/PLM), IT und Projektmanagement. Über 230 Mitarbeiter in 12 Niederlassungen betreuen mehr als 3.500 Kunden der unterschiedlichsten Branchen. Im Juni 2009 wurde Inneo zum sechsten Mal in Folge mit dem Top 100 Siegel für hervorragende innovative Lösungen ausgezeichnet und erzielte erstmalig den Kategoriesieg „Innovationsklima“.
www.inneo.com
-Karl Obermann –
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