Wie 3D-Druck bei Entwicklung einer Hunde-gerechten Duschbrause half

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Wer schon mal einen Hund geduscht hat, kann nun aufatmen: Eine mittels 3D-Druck entwickelte Brause verwandelt Waschgang in Streicheleinheit.
Wie 3D-Druck bei Entwicklung einer Hunde-gerechten Duschbrause half

Quelle: Hansgrohe

Dass Fellnasen nicht gerne duschen, ist allgemein nichts Ungewöhnliches. Was wäre aber, wenn aus dem Duschen des Vierbeiners eine Streicheleinheit wird? In einem nur sechsmonatigen Entwicklungsprozess ist es Hansgrohe gelungen, mit Unterstützung durch 3D-Druck eine Hunde-Duschbrause mit Halterung zu entwickeln. Das Ergebnis:  Mit Additiver Fertigung werden Mensch und Tier beste Freunde.

So verhalf der 3D-Druck zur Innovation mit Wau-Effekt

Begonnen hat alles mit Shaggy – Chief Happiness Officer des Teams vom Hansgrohe InnoLab. Wie viele andere Fellnasen duscht der Mischling nicht so gerne. Doch was, wenn sich ein solch wasserscheuer Vierbeiner einfach sauber streicheln ließe? Die Idee zur speziellen Hunde-Duschbrause war geboren. Und vom ersten Design-Schritt bis zum Verkaufsbeginn vergingen nur knapp sechs Monate. Auch mithilfe der 3D-Drucker von EOS.

Herausforderung Hunde-Brause

Die Hunde-Duschbrause hatte zwei große Aufgaben zu lösen: Erstens sollte sie die Beziehung zwischen Hund und Halter verbessern. Und zweitens sollte das Produkt in kurzer Zeit bei geringen Kosten von der Idee zur Serienreife kommen: Innerhalb von nur sechs Monaten sollte ein Minimum Sellable Product (MSP) auf dem Markt sein – also ein im Verkauf profitables, qualitativ hochwertiges und nicht nur testreifes Produkt.

Damit inspirierte sich das Projekt an Anforderungen, die sonst Startups pflegen. In der Ideenschmiede des Schwarzwälder Armaturen- und Brausen-Spezialisten Hansgrohe sind diese heute Teil der Arbeitsmethoden: Agilität pflegen, schnell testen, schnell Fehler erkennen, schnell lernen.

In einem halben Jahr vom Projektstart bis zum verkaufbaren Produkt: Funktionsintegration spart Teile und Herstellkosten, Materialien sind jetzt Trinkwasser- zertifiziert und machen in dieser Form Vierbeiner glücklich.

Furly war eine Aufgabe für den 3D-Druck – hier gab es einen Knackpunkt

Vor diesem Hintergrund entschied sich das Team um die „Furly“ getauft Brause für die additive Fertigung als Verfahren für den Bau der Prototypen sowie des ersten Verkaufsloses. Die Entscheidung für das Herstellungsverfahren war ein logischer Schritt. Daraus ergab sich ein Knackpunkt: Der Duschkopf musste trotzdem die gesetzlichen Vorgaben für Trinkwasser erfüllen.

„Von Haus aus sind technische Konzepte für neue Hand- oder Kopfbrausen unser tägliches Brot. Im Fall von Furly nutzten wir die gegenüber dem Spritzgießen deutlich größeren gestalterischen Freiheiten der additiven Fertigung“, kommentiert Jochen Armbruster, Head of CA-Tools & Prototyping bei der Hansgrohe Group. „So konnten wir etwa Funktionen direkt in das Bauteil integrieren und die Zahl der benötigten Einzelteile dabei deutlich reduzieren. Da die Brause an das öffentliche Trinkwassernetz angeschlossen ist, benötigten wir die entsprechenden Zulassungen. Und die gab es für 3D-gedruckte Werkstücke weder in den USA noch in der EU.“

Also musste das Furly-Team eine dritte große Aufgabe in das Pflichtenheft aufnehmen: Die Zulassung für den Kunststoffwerkstoff PA 2200.

Kooperation mit dem 3D-Druck-Anlagen-Hersteller

In enger Kooperation zwischen Hansgrohe und dem Hersteller der genutzten 3D-Drucker, EOS, gelang es, die Trinkwasser-Zertifizierung des Materials für das Additive Manufacturing (AM) zu erhalten: EOS stellte den pulverförmigen Werkstoff PA 2200 und erforderliche Auszüge der patentrechtlich geschützten, von EOS eigens kreierten Rezeptur mehreren Laboren zur Verfügung. Die Verträglichkeit mit Trinkwasser wurde ausnahmslos bestätigt und erlaubte damit erstmals den Einsatz von PA 2200 in Sanitärarmaturen. Mit dieser Zulassung startete Hansgrohe den Bau des furly-Prototypen sowie des ersten Serienloses von 5.000 Stück auf deinem EOS-P-396-Drucker.

Um ein einzelnes funktionsintegriertes Bauteil produzieren zu können und dieses nur um wenige Standardteile ergänzen zu müssen, plante das Furly-Team gleich eine entsprechende Materialbearbeitung ein. An den Schnittstellen der Bauteile wird eine standardisierte O-Ring-Dichtung eingebaut. Hierfür muss die Oberfläche der Hundebrause besonders glatt gedruckt werden, um sie nicht aufwendig mechanisch nachbearbeiten zu müssen. Auch die Haptik und Haltbarkeit sollte den hohen Standards der Hansgrohe-Gruppe genügen.

Nicht nur die Technik entscheidet: Fellnase hat das letzte Wort

Bei alldem sollte aber auch das Ziel für den Nutzer im Auge bleiben: den Hunden und ihren Haltern eine angenehme und stressfreie Fellpflege zu ermöglichen. Auch hier fand das Entwickler-Team eine überzeugende Herangehensweise: Die Prototypen der Hunde-Duschbrause wurden immer wieder auf ihre Alltagstauglichkeit getestet und die Datensätze entsprechend angepasst. Mit dem so entstandenen Design kann einfach per Knopfdruck zwischen verschiedenen Wasserstrahlarten gewählt werden. Eine weitere praktische Idee ist die im Griff integrierte Wasserbremse: Sobald Herrchen oder Frauchen die Brause loslassen, stoppt der Wasserfluss. Mit diesem Konzept ist zudem die Bedienung mit nur einer Hand möglich.

Ergebnisse der Entwicklungskooperation

„Die vielen schnellen Tests und Optimierungen und deren kostengünstige Umsetzung für ein MSP sind im Grunde nur dank der additiven Fertigung möglich gewesen“, ergänzt Jochen Armbruster. „Das herkömmliche Spritzgussverfahren wäre viel zu teuer gewesen.“ Tatsächlich konnte Hansgrohe durch die funktionsintegrierte Produktion rund ein Drittel der sonst erforderlichen Bauteile einsparen: Reduzierte Komplexität erleichtert die Montage und vermindert die Herstellungskosten.

Durch die Bauweise entfiel auch das aufwendige Verschweißen der Einzelteile. Separat eingebaut wird lediglich das Umstellventil zum Strahlwechsel, das aus einer hauseigenen Großserie stammt. „Das war in Summe günstiger, als ein eigenes additives Teil zu entwerfen“, erklärt Jochen Armbruster. Mit dem Umstellventil wählen Hundebesitzer, ob das Wasser sanft über die Noppen des Duschkopfs fließt oder als fester, kompakter Strahl.

3D-Druck erstmals als Haupt-Fertigungsverfahren eines End-Produktes

Bereits seit 2003 setzt Hansgrohe immer wieder auf den industriellen 3D-Druck, bisher jedoch nur für Einzelteile. Mit der Hansgrohe Furly Hundebrause konnte das Unternehmen nicht nur schnell ein marktreifes Produkt im 3D Serien-Druck herstellen, sondern darüber hinaus gemeinsam mit EOS die Technologieforschung vorantreiben. Die Erkenntnisse aus dem Projekt und die effiziente „fail fast, learn fast“-Kultur fließen künftig in weitere Innovationen des Schwarzwälder Armaturen- und Brausen Herstellers ein. Shaggy und seine vierbeinigen Kollegen dürfen sich zwischenzeitlich über ihre Hansgrohe-Lösung mit Wau-Effekt freuen.

Mehr zur Brause gibt es hier.

Lesen Sie auch: Ventilatoren und Motoren: Leichter Umsatzrückgang für Ebm-Papst

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