Fallstudie

Projekt: Loo Blade (Toilettenbürste)
Fertigungsverfahren:
– “3D Drucken”(per Stereolithographie)
– Vakuumguss (mit Übergießen)
Materialien: STAR-PU Rubber, STAR-PU Classic ABS
Farben: grün, blau, grau, orange (jeweils 3stk)
Stückzahlen: 12 Stück
Lieferzeit: 12 Tage
Preisschätzung: zwischen 2500-3000 €

Entwickler und Projektdetails

Das Team von Duku Design kam mit einer fantastischen Idee für ein innovatives Design einer neuen Toilettenbürste auf uns zu, mit der sie sowohl das Aussehen als auch die Funktionalität und die hygienischen Eigenschaften einer herkömmlichen Toilettenbürste verbessern wollten. Diese Produktkategorie ist nicht gerade prestigeträchtig und wurde daher im Lauf der Jahre mit nur wenigen Innovationen bedacht. Toilettenbürsten sind von Natur aus extrem unhygienisch, und die Borsten sowie deren Ankerpunkte am Griff sind der ideale Sammelplatz für Bakterien und Schmutz. Unser Kunde hatte eine einzigartige und innovative Idee, wie er dieses Problem lösen und somit die Ansammlung und Vermehrung von Bakterien und Schmutz in den Griff bekommen und gleichzeitig die Reinigungseigenschaften der Bürste verbessern könnte. Die Produktidee bestand darin, den traditionellen Borstenkopf durch eine spiralförmige Silikonlippe zu ersetzen, um damit einerseits hartnäckigen Schmutz leichter entfernen und andererseits die Toilettenbürste leichter reinigen, abwaschen und trocknen zu können.

Jetzt weiterlesen (Englisch):  How Duku turned the initial hand-drawn sketches for the Loo Blade into a fully functional prototype. 

Fertigungsverfahren des Werkstücks/der Einzelteile

Schritt 1: 3D-Druck des Master-Modells

Zuerst wurden alle Einzelteile per Stereolithographie (STL) gedruckt. Anschließend wurden diese mit einem Laser-Scanner auf Fehler geprüft (Beschreibung siehe unten). STL-gedruckte Teile haben von Natur her eine ziemlich raue Oberfläche, weshalb wir diese zuerst vorsichtig abschleifen und danach lackieren, so dass sie eine matt-glatte Oberfläche haben – genau wie das Serienprodukt. Dieses oberflächenveredelte Werkstück nennen wir das Master-Modell.

Schritt 2 –Überpfrüfung des Master-Modells

Wir haben alle 3D-gedruckten Werkstücke mit unserem 3D-Laserscanner von FARO® überprüft und die Ergebnisse dann mit den 3D-CAD-Modellen in unseren Rechnern verglichen. Auf den Abweichungsdarstellungen, die uns der 3D-Scan liefert, können wir alle Bereiche erkennen, die möglicherweise außerhalb der Fertigungstoleranzen liegen.

Schritt 3 – Anfertigung der Silikonform:

Aller drei Master-Modelle wurden in einen Behälter abgesenkt, den wir dann mit flüssigem Silikon befüllten, bis das gesamte Master-Modell von Silikon umgeben war. Über Nacht ließen wir das Silikon dann aushärten.

Ein speziell dafür ausgebildeter Facharbeiter öffnete dann die Silikonblöcke in akribischer Kleinarbeit mit einem Cutter-Messer, um die Master-Modelle vorsichtig zu entnehmen. Jetzt hatten wir drei Silikonformen:

  • Form 1: Form für Spiral-Teile
  • Form 2: Träger-Form
  • Form 3: Form für Träger und Überspritzen

Die Kavitäten in den Silikonblöcken stellen eine sehr akkurate Kopie des Master-Modells dar – einschließlich sehr feiner Details wie strukturierten bzw. Hochglanz-Oberflächen. Die Form wurde dann verwendet, um weitere Einheiten herzustellen.

Schritt 4 – Verwenden der Silikonform:

Nachdem die Master-Modelle aus der Form entfernt wurden, haben wir diese mit Polyurethan (PU) gefüllt. Werkstoffe: Für den Träger kam ‚STAR-PU Classic ABS‘ und für den Spiralteil und das Überspritzen ‚STAR-PU Rubber 30/83‘ zum Einsatz.

  • STAR-PU Classic ABS ist ein Polyurethan, das ähnliche Materialeigenschaften wie ABS aufweist. Dieser Werkstoff ist relativ hart und kann gefärbt werden.
  • STAR-PU Rubber ist ein weiches Polyurethan, das auf verschiedene Shore-Härten und Farben gemischt werden kann.

Eine komplette Liste der verfügbaren Werkstoffe können Sie hier herunterladen (Englisch).

Form 1: Komplexe Spiralform: Wir haben das Gummimaterial in Orange, Grau, Blau und Grün gefärbt und es anschließend in die Formen gefüllt. Nachdem die Kavität vollständig mit Polyurethan ausgefüllt war, haben wir sie in einen Ofen gegeben und den Werkstoff aushärten lassen. Die Trennlinie dieser Form ist spiralförmig angelegt. Im Video oben können Sie gut sehen, wie wir das erste Werkstück entnehmen.

Form 2 & Form 3 – Träger + Überspritzform: Zuerst fertigten wir den Träger mit ‚STAR-PU Classic ABS‘ an. Dazu befüllten wir die Trägerform mit dem Werkstoff in unserer Vakuumguss-Maschine, stellten die Form anschließend in den Ofen und ließen das Material aushärten. Im nächsten Schritt entnahmen wir das Werkstück und setzten es in die nächste Form zum Überspritzen ein. Die Überspritzform befüllen wir mit einem gefärbten Gummi-Werkstoff. Der Werkstoff fließt dabei um den Träger und in die hohlen Bereiche der Kavität. Der Werkstoff wird in einem Ofen ausgehärtet, und der Träger sowie die Überspritzung sind fertiggestellt. Dieser Schritt kann mehrmals wiederholt werden, um ungefähr 15-20 Teile mit einer Form herzustellen (abhängig vom Design und Material der Werkstücke).

Schritt 5 – Abschließende Bearbeitung:

Nachdem das Werkstück vollständig ausgehärtet wurde, öffnen wir die Form und entnehmen das Werkstück. Verfahrensbedingt weist es nach der Entnahme Materialrückstände entlang der Trennlinien der Form auf, die wir vorsichtig per Hand entfernen, bis das Werkstück makellos aussieht. Schritte 3 und 4 können wir ungefähr 15-20 Mal mit der gleichen Form wiederholen.

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