Lattice-Strukturen Lattice-Strukturen: Mit dieser Software zur Daten- und Bauvorbereitung zum Erfolg

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Was haben Knochen und Bienenstöcke gemeinsam? Eine Verflechtung von Gitterstrukturen dient ihnen als stabiles Grundgerüst. Die Vorteile offener Zellstrukturen nutzt man heute auch im Bereich der additiven Fertigung. Die Herstellung solch komplexer Geometrien und Lattice-Strukturen erfordert jedoch Expertise und die passende Software.

Oechsler setzt im Bereich des 3D-Drucks neue Maßstäbe. Produktion und Komplexität ihrer Produkte steigen rapide und die Entwicklung kundenspezifischer Standardteile weicht neuen Herausforderungen. So wurde besonders das Jahr 2020 zum Wendepunkt: „Wir haben uns von der Herstellung vordefinierter Kundenentwürfe zur Herstellung spezieller Komponenten entwickelt, die von uns produziert, getestet und vollständig validiert werden. Wir haben unsere Entwicklungs- und Verfahrensmöglichkeiten erweitert und unsere Produktion auf Möbel, Rucksäcke und Einlegesohlen ausgedehnt. Diese Teile demonstrieren unsere Fähigkeiten und zeigen, wie unsere 3D-gedruckten Lösungen für zukünftige Produkte funktionieren können,“ sagt Andreas Knöchel, Head of Program Management - Additive Manufacturing bei Oechsler.

Experten für Lattice-Strukturen

Bei ihrem Streifzug durch die Herstellung unterschiedlicher Produkte und Anwendungen wurde das Unternehmen zum Experten auf dem Bereich des Latticedesigns. „Manche Kunden haben einen fertigen Entwurf. Wenn sie aber keine konkrete Vorstellung haben, erstellen wir ein individuelles Design“, so Knöchel. Infolgedessen wurden komplexe Gitterstrukturen und die Produktentwicklung zu den Kernkompetenzen der AM-Abteilung von Oechsler – und zu dessen Markenzeichen.

Unzählige Iterationen gedruckt und getestet

„Wir haben Entwürfe erstellt, mit dem Ziel, die Eigenschaften jedes neuen Lattices zu ermitteln. Wir haben unzählige Iterationen gedruckt und getestet und eine umfangreiche Datenbank entwickelt.“ Diese Sammlung (basierend auf Kriterien wie Stabilität, Festigkeit und Porosität) ermöglicht Oechsler kostengünstige und vielseitige Muster schnell und in großem Maßstab zu produzieren. „Zuvor gab es keine Werkzeuge, die unseren Anforderungen entsprachen. Also haben wir unseren eigenen Algorithmus entwickelt, den wir regelmäßig verbessern. Dabei ist Magics unser wichtigstes Werkzeug für die Bearbeitung von designfertigen Teilen für die Pulverbettschmelztechnologie.“

Mit Lattice-Strukturen Kapazität der Maschinen maximieren

Oechsler verwendet Magics für leichte Designanpassungen, um bestehende Strukturen schnell zu optimieren, Fehler in der Konstruktion zu identifizieren und um die zu druckenden Komponenten effizient zu verschachteln (Nesting). So wird die Kapazität der Maschinen maximiert und gleichzeitig die Teilequalität beibehalten. 

„Es gibt Millionen von Oberflächen und Hunderttausende von Verstrebungen zu analysieren. Magics findet jeden Fehler. Abgesehen von der Optimierung und Vorbeugung ist es für uns in Bezug auf das Nesting unerlässlich. Das ist in der Tat unser größter Bedarf. Diese drei Schlüsselfunktionen, verpackt in einer Lösung, ermöglichen es uns, Entwürfe sofort an unsere HP Multi Jet Fusion-Drucker zu senden,“ erklärt Knöchel. „Unser Team verwendet Magics rund um die Uhr. Ohne könnten wir keine neuen Gitterdesigns validieren. Nichts Neues würde unsere Pulverbettanlage verlassen.“

Viermal schneller mit Magics

Magics wurde von einem Entwickler für das Pulverbettschmelzen empfohlen, als dieser im Jahr 2020 zu Oechsler wechselte. Das Team ist seitdem von dem Tool begeistert. Knöchel: „Mit Magics erreichen wir maximale Effizienz. Außerdem können wir kleine Anpassungen vornehmen, ohne in die CAD-Software zurückzuspringen. Das spart uns unglaublich viel Zeit. Ich schätze, dass wir mit Magics etwa viermal schneller sind, als wenn wir die Konstruktionen direkt im CAD-Tool ändern müssten.“ So kann Oechsler nach dem FTR-Prinzip (First Time Right) seinen Kunden Zeit und Geld sparen.

Designaward für einen Rucksack

Oechsler hat zwei Red Dot Design Awards in Folge gewonnen: 2022 in der Kategorie „Best of the Best“ für ihren Trekking-Rucksack mit 3D-gedruckter Rückenpolsterung und 2023 in Kooperation mit Jack Wolfskin mit dem „Product Design Award“ für den Aerorise Rucksack mit einem 3D-gedruckten Tragesystem. „Unser jüngster Preis wurde für Produktdesign verliehen. Das ist bemerkenswert, weil es sich um ein kommerzielles Produkt handelt, das zeigt, wie unsere innovativen Lattices den Unternehmen greifbare Erfolgsgeschichten liefern können“, sagt Marc Baldauf, Marketing Communications Manager bei Oechsler.

Nächstes Ziel: Automobilindustrie

Der Bereich Automobilindustrie soll als nächstes ausgebaut werden. „Wir sehen diesen Bereich als Ort der Innovation. Dort wollen wir sein“, sagt Knöchel. „Es ist jedoch viel Überzeugungsarbeit nötig, um auf AM umzusteigen. Wenn das Problem nicht groß genug ist, werden die Hersteller zum Mittelmaß zurückkehren, in diesem Fall zur traditionellen Fertigung.“ Zudem sieht sich Oechsler mit der Herausforderung konfrontiert, die strengen Entwicklungszyklen der Automobilindustrie einzuhalten. „Man muss zu Beginn des Entwicklungszyklus bereit sein. Autos werden in einem Zeitfenster von fünf bis sechs Jahren hergestellt und grenzen damit die Möglichkeiten ein. Das ist unsere Herausforderung,“ so Knöchel. „Aber wir wissen, dass wir das schaffen können. Wir erfüllen die strengen Anforderungen der Automobilindustrie, besitzen die nötigen Spezifikationen und lassen unsere Teile durch unser eigenes Qualitätskontrollverfahren laufen. Wir müssen wiederholbare Produkte nach den höchsten Standards liefern. Das ist nur mit Magics möglich.“

Umstieg auf die neueste Version für optimale Lattice-Strukturen

Mit AM konnte sich Oechsler einen neuen Kundenstamm erschließen. Man nutzt Magics täglich und steigt gerade auf die neueste Version um. „Der 3D-Druck ist für uns ein strahlender Leuchtturm, und Magics ist in gewisser Weise unser Leuchtturmwärter,“ fasst Knöchel metaphorisch zusammen.

Die Autorin Kristina Steiger ist Regional Marketing Specialist EMEA bei Materialise.