Die Zahnbürste aus dem 3D-Drucker - additive

Additive Manufacturing im Consumer-Bereich

Die Zahnbürste aus dem 3D-Drucker

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Dass italienische Designer nahezu jedes Objekt in der Formensprache neu interpretieren, ist wohlbekannt. Nun wagte sich das Unternehmen Zare aus Boretto (Italien) mit dem Designbüro von Christoph Nussbaumer an ein ungewöhnliches neues Design: Unter dem Markennamen MIO stellte es eine 3D-gedruckte Zahnbürste aus Metall vor, deren zeitloses Design sich nur mittels additiver Fertigung herstellen lässt.

Dass der 3D-Metalldruck Funktionalität und Geometrie von Produkten neu definiert, zählt zu den verfahrenstechnischen Stärken. So überrascht es wenig, dass auch eine 3D-Zahnbürste aus Metall anders als eine herkömmliche Zahnbürste wirkt. Und dies gilt auch, obwohl spritzgegossene Zahnbürsten aus Kunststoffen seit vielen Jahren schon Designobjekte sind. Wenn wir eine neue Zahnbürste kaufen, so treffen schon heute Individualisierung und Funktionalität auf ergonomisch durchdachtes Design, dessen Farben- und Formensprache uns gefangen nehmen soll. Die 3D-Metallzahnbürste von Zare geht hier noch einen Schritt weiter.

Der Einstieg von Zare in die 3D-Technologie

„In der Krisenzeit 2008 bis 2010 suchten wir als Dienstleister im Prototyping und der Kleinserienfertigung nach neuen Geschäftsfeldern und Herstellungsmöglichkeiten“, erinnert sich Andrea Pasquali, Mitinhaber von Zare. „In diesem Zusammenhang sind wir auf das Thema Additive Manufacturing und dessen Chancen gestoßen. Relativ schnell erkannten wir die besonderen Stärken dieser Fertigungstechnologie gegenüber konventionellen Verfahren für unsere Kunden aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Medizin- und Dentaltechnik, dem Motorsport oder der Verpackungsindustrie.

Die Vorteile lagen für Pasquali auf der Hand: AM sparte Zeit und Geld. Produkte waren schneller verfügbar, es gab keine Werkzeuge oder Vorlaufkosten. „In Bezug auf Funktionalität und Geometriefreiheit liegen hier bislang unbekannte Möglichkeiten, ein Bauteil zu designen. Die generelle Aussage, dass die Herstellung mittels AM zu teuer sei, wollten wir nicht gelten lassen, da es insbesondere darauf ankommt, die richtigen Bauteile für die additive Fertigung zu identifizieren. Im Jahr 2009 schafften wir uns daher den ersten 3D-Kunststoffdrucker an.“

Zunehmende Anfragen nach metallischen Produkten signalisierten Zare die wachsende Bedeutung des 3D-Metalldrucks. So begann man zunächst, Metallprojekte generell mit einem Dienstleister abzuwickeln. Schnell zeigten sich aber Stolpersteine, insbesondere bei der Oberflächengüte. Im Jahr 2013 beschaffte sich Zare daher seinen ersten eigenen 3D-Metalldrucker – eine M2 cusing von Concept Laser. „Das war ein logischer Schritt in die 3D-Welt mit Metallen für uns“, erkäutert Pasquali. „Wir konnten Anfragen und Aufträge eigenverantwortlich, schnell und vor allem konstruktiv abwickeln. Heute liegt unser Verhältnis von Kunststoff- zu Metallprodukten bei 40 zu 60.“ Durch die Erfahrungen mit konventionellen Techniken der Zerspanung oder dem Prototyping in Kunststoff konnte Zare demgegenüber sehr frühzeitig die Stärken des 3D-Metalldrucks erkennen und seine Kunden auf die neuen Möglichkeiten einstimmen.

Zare geht neue Wege

Obwohl Zare im 3D-Metalldruck bereits erfolgreich unterwegs war, lag die Idee einer Designer-Zahnbürste aus Metall nicht unbedingt nahe. Auch nicht, als Pasquali im Jahr 2015 auf den bereits aus anderen Projekten bekannten österreichischen Designer Christoph Nussbaumer zuging, um mit ihm zusammen den Grundstein für ein weiteres Standbein zu schaffen.

Inspiriert von der gemeinsamen Begeisterung für die Geometriefreiheit, welche die AM-Technologie mit sich bringt, entstanden verschiedenste Ideen. Ziel war es, aus einem normalen Gegenstand des alltäglichen Gebrauchs ein Luxusgut zu kreieren, welches so noch nicht erhältlich war und formbedingt nur additiv herzustellen wäre.

Letztendlich entschied das Bauchgefühl: Die Wahl fiel auf eine „individualisierbare“ Zahnbürste aus Metall. Die Herstellkosten waren dabei nicht entscheidend. Das einzigartige Design, der Exklusivitätsgedanke sowie die Benutzerfreundlichkeit, in diesem Fall die Ergonomie, standen im Vordergrund. Bei Zare, einem Unternehmen ursprünglich aus dem Prototyping kommend, führten diese Abhängigkeiten zu einem neuen Ansatz. Warum die bisher 3D-gedruckten Zahnbürsten nicht aus einem Edelstahl oder Titan fertigen? Beide Materialien sind dem Zahnarzt geläufig und für den oralen Einsatz zertifiziert. Edelstahl 316L ist in der Dentaltechnik verbreitet. Titan ist biokompatibel und insbesondere für Allergiker in hohem Maß attraktiv. Zudem strahlen beide Materialien die gewünschte Wertigkeit und Exklusivität aus.

Die logische Ableitung: Beide Materialien eignen sich perfekt zur Herstellung des angedachten Designs. Die Erfahrung versprach auch: Mit einer M2 cusing Multilaser von Concept Laser wäre auch eine sehr gute Oberflächenqualität zu erzielen. Gerade im oralen Bereich, einem sehr sensitiven Bereich, kommt es auf eine perfekte Oberflächenqualität des Endproduktes an. Deshalb erfolgt auch eine rein manuelle Nacharbeit der Zahnbürste, um ein perfektes Ergebnis zu erzielen und maximalen Gebrauchskomfort zu gewährleisten.

Individualität gepaart mit starkem Markennamen

Nach rund einem halben Jahr hatte man sich auf zwei Design-Varianten festgelegt, welche jeweils in der Ausführung für Rechtshänder und Linkshänder sowie in zwei verschiedenen Materialen (Edelstahl 316L und Titan) erhältlich sind. Beide Design-Versionen wurden patentiert. Jede Zahnbürste hat eine Seriennummer und ist individualisierbar. Die Oberfläche kann matt, poliert oder galvanisiert geordert werden, oder in der Version MIO Raw ohne weitere Oberflächenbehandlung.

Mit ihrem ergonomischen Design und wechselbarem Borstenkopf, dessen Grundkörper aus Silber besteht, ist die 3D-gedruckte Zahnbürste extrem langlebig, individualisierbar und signalisiert ein neues Niveau der Wertigkeit in der Anmutung. Dies wird auch durch die hochwertige Verpackung, in der das gesamte Set ausgeliefert wird, unterstrichen, die zudem mittels 3D-Kunststoffdruck hergestellt wird.

Das neue Produkt aus dem Consumer-Bereich erforderte aber auch eine andere Vermarktungsstrategie mit einem eigenen Markennamen, zur Entkoppelung eines Produzenten und Vermarkters vom bisherigen Profil eines Dienstleisters. Die Idee für das Branding war dann der Name „MIO“, was zu Deutsch „Mein“ bedeutet. Keine ungewöhnliche Wahl für ein individualisierbares Luxusprodukt. Bei erfolgreicher Markteinführung kann man sich bei Zare auch vorstellen, dass die Marke „MIO“ zukünftig weitere AM-Luxusprodukte umfassen wird. In jedem Falle zeigt die „Bauchentscheidung“ von Zare schon heute eines ganz klar: Es geht beim 3D-Metalldruck darum, die Kreativität von Design und Geometrie in neue Produkte und neue Funktionalitäten umzusetzen.

3D-Metalldruck bei Zare

Als Zare im Jahr 2013 in den 3D-Metalldruck einstieg, wollte man die manchmal negativen Erfahrungen bei Dienstleistern in puncto Qualität und Oberflächengüte möglichst vermeiden. Durch den Vertriebspartner Ridix von Concept Laser in Italien fand Zare den Anlagenhersteller seiner Wahl. Die positiven Erfahrungen mit der ersten Investition im Jahr 2013 in eine Concept Laser M2 cusing führten zur Anschaffung einer Mlab cusing R. Hinzu kamen bald drei weitere M2 cusing Multilaser und schließlich eine X LINE 2000R, um auch sehr große Teile anbieten zu können.

Von Anfang an war die Verlässlichkeit der M2 cusing bei Zare sprichwörtlich. Gelobt wurde auch das besonders gute Handling durch die Concept Laser-typische Trennung von Prozessstufe und Handling-Stufe, vor allem, es ging ja auch um reaktives Titan, unter Sicherheitsaspekten.

„Überraschend waren Materialwechsel für uns“, berichtet Pasquali. „Auf anderen am Markt verfügbaren Maschinen dauerte ein Materialwechsel, und der ist bei uns nicht ungewöhnlich, sehr lange und war zudem kompliziert. Wollten wir flexibel in der Produktion sein, dann waren Materialwechsel wirtschaftlich nur auf den Maschinen von Concept Laser möglich. Die Lasercusing-Maschinen sind sehr viel einfacher einsetzbar und bieten deutlich mehr Flexibilität und Sicherheit als andere Maschinen, die wir kennen.“

Aber auch auf anderen Feldern der Verfahrenstechnik wusste Concept Laser bei Zare zu überzeugen, wie etwa bei der Oberflächengüte. Bei den ursprünglichen Dienstleistern gab es hier immer wieder suboptimale Ergebnisse. Auf den Maschinen von Concept Laser war dies schon bei der ersten M2 cusing deutlich besser. Die ohnehin sehr gute Oberflächengüte konnte durch die Umstellung auf eine 3D-Optik gesteigert werden.

Als vorteilhaft erweist sich auch die erhöhte Flexibilität durch die Möglichkeit einer variablen Laserspoteinstellung. Bei den neuesten drei Maschinen von Concept Laser in Multilaser-Ausführung wurde die Produktivität deutlich gesteigert. Pasquali: „Die M2 cusing Multilaser eröffnet uns ganz andere Aufbaugeschwindigkeiten. Je nach Bauteilgeometrie und Werkstoff liegt hier die Steigerung der Produktivität bei 30 bis 40 %.“

Fazit

Mit der Brand „MIO“ entwickelt sich Zare vom Produktdienstleister zum Hersteller mit eigenständigem Branding und Markenkonzept. Dies stellt das Unternehmen auf zwei unterschiedliche Gleise. In jedem Falle zeigt die Bauchentscheidung „pro MIO“ von Zare schon heute eines ganz klar: Es geht beim 3D-Metalldruck darum, die Kreativität von Design und Geometrie und die Flexibilisierung der Fertigung in neue Produktideen und zusätzliche Funktionalitäten umzusetzen. Pasquali: „Additive Manufacturing bedeutet für uns bei Zare einfach eines: Jedes Produkt kann kreativer gestaltet und neu gedacht werden.“

Concept Laser GmbH
www.concept-laser.de


Innovator in der Feinmechanik

Zare aus Boretto (Italien) verfügt über 50 Jahre Erfahrung und Know-how im Bereich der Feinmechanik und Prozessinnovationen. Rapid Prototyping ergänzte ab dem Jahr 2009 die konventionellen Fertigungskompetenzen. Das Laserschmelzen von Metallen und monolithisches Prototyping wurden in der Folge in großem Umfang eingesetzt, um anspruchsvolle Branchen bedienen zu können. Ab 2009 wurde Zare für UNI EN 9100 zertifiziert, um die anspruchsvollste Branche, die Luft- und Raumfahrt, bedienen zu können.

Ab dem Jahr 2011 kamen Nachbearbeitung von Prototypen, Oberflächenveredelung und die Herstellung von dentalen und medizinischen Modellen hinzu.

2013 war ein wichtiger Meilenstein mit Investitionen in eine industrialisierte Additive Manufacturing-Fertigung (AM) bei Zare. Statt diese Dienstleistungen einzukaufen, übernahm man nun Design, Konstruktion und Fertigung von 3D-Bauteilen als Full Service des Unternehmens.

Dies führte zum Aufbau einer AM-Factory mit inzwischen 18 zertifizierten 3D-Industriedruckern. Das „Additive Team“ von Zare fertigte im Jahre 2016 rund 80 % aller von Zare gefertigten Bauteile.

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