10.02.2016

TU Wien: Ersatzteile mit 3D-Drucker selber drucken

An der TU Wien wurde ein Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe Objekte aus dem 3D-Drucker beeindruckende geometrische Eigenschaften verliehen werden können. So könne man sich in Zukunft technische Ersatzteile möglicherweise "selbst drucken".
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Sieht aus wie Kinderspielzeug - weist aber beeindruckende geometrische Eigenschaften auf. (c) TU Wien

Sei es ein schwebender Fisch oder ein balancierendes Monster – auf der TU Wien wurde ein Verfahren entwickelt, damit Objekte aus dem 3D-Drucker unerwartet faszinierende geometrische Eigenschaften aufweisen.
Ein Beispiel: Ein Kunststoff-Fisch wird ins Wasser geworfen und schwebt knapp unter der Wasseroberfläche, weil er im Inneren einen Hohlraum mit exakt richtig gewählter Form und Größe hat.

Ein so genau ausbalanciertes Objekt herzustellen, hätte bislang eine Vielzahl von Versuchen benötigt. Mit der neu entwickelten Methode sollen geometrische Sonderwünsche in Zukunft kein Problem mehr darstellen. Der innere Hohlraum von Objekten aus dem 3D-Drucker kann so anpasst werden, dass ihre Balance oder andere physikalische Eigenschaften genau zum Einsatzzweck passen.

 Wissenschaftlich aufwendiges „Kinderspielzeug“

Was das Team rund um Professor Przemyslaw Musialski am Institut für Computergraphik und Algorithmen der TU Wien produziert hat, sieht auf den ersten Blick aus wie Kinderspielzeug, hat aber einen wissenschaftlichen Hintergrund. Die Drehachse einer Plastikschildkröte wurde so angepasst, damit man sie als Kreisel verwenden kann. Fischen wurde ein Hohlraum eingebaut, welcher so optimiert wurde, damit die Dichte genau zu verschiedenen Flüssigkeiten passt.

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Ersatzteile & Deko selber machen

In Zukunft werde es möglich sein, Objekte vom Ziergegenstand bis hin zum technischen Ersatzteil schlichtweg selbst zu produzieren, meint Musialski. Das Objekt wird am Computer individuell gestaltet und dann ausdruckt. Optimierungsverfahren sollen dann dafür sorgen, dass die User-generierten Objekte auch zuverlässig die nötigen physikalischen Eigenschaften haben. „Die Berechnung der physikalischen Eigenschaften dauert nur wenige Sekunden, ist wenig fehleranfällig und lässt sich in verschiedensten Gebieten als Optimierungsverfahren einsetzen“, sagt der TU-Professor.

„Die Berechnung der physikalischen Eigenschaften dauert nur wenige Sekunden.“

Wunderflasche steht mit Alkohol

Die Wunderflasche sieht aus wie eine merkwürdig verbogene Getränkeflasche. Füllt man sie mit Wasser, kippt sie um und läuft aus. Füllt man sie allerdings mit Alkohol, bleibt sie stehen. Warum? Die Dichte von Alkohol ist geringfügig kleiner als die Dichte von Wasser. Die Flasche wurde so optimiert, dass dieser kleine Dichteunterschied genau zwischen Stehenbleiben und Umfallen entscheidet. Um das zu erreichen, muss die Wand der Flasche angepasst werden. Sie ist auf einer Seite viel dicker als auf der anderen, um den Schwerpunkt der Flasche genau richtig zu justieren.

„Eingegeben wird die äußere Form der Figur und zusätzlich bestimmte Vorgaben.“

Ausgeklügeltes Verfahren

Am Computer wird mittels einem mathematischen Optimierungsverfahren automatisch angepasst, was für die Produktion notwendig ist. „Eingegeben wird die äußere Form der Figur und zusätzlich bestimmte Vorgaben – etwa die Rotationsachse oder die Schwebeausrichtung“, erklärt Musialski. „Die Software liefert dann zusätzlich zur äußeren Form auch die Form des Hohlraums im Inneren des Objektes, so dass es die Wunschvorgaben erfüllt.“

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Die DropForce-Gründer Jakub Hamdard und Christian Mühl | (c) DropForce
Die DropForce-Gründer Jakub Hamdard und Christian Mühl | (c) DropForce

Es gibt für sie unzählige Einsatzmöglichkeiten, in den vergangenen Jahren dominieren sie aber vor allem eines: die Kriegsberichterstattung. Drohnen sind nicht nur zum Sinnbild für moderne Kriegsführung geworden, sondern auch zu einer Produktkategorie, die europäischen Scaleups mitunter Milliardeninvestments einbringt. Von dieser Kategorie ist das Wiener Startup DropForce aktuell noch weit entfernt, das Konzept, mit dem es antritt, ist aber durchaus ambitioniert und vor allem neu.

Drohne aus dem 3D-Drucker im Van oder Container

„Alle anderen Drohnen-Anbieter haben eine zentrale Fabrik und brauchen für den Bau einer Drohne meistens viel länger als nötig. Wir haben unsere Drohne so konzipiert, dass man sie von überall aus bauen kann”, sagt Jakub Hamdard. Er hat DropForce gemeinsam mit Christian Mühl gegründet. Beide bringen dabei Berufserfahrung aus dem Aerospace-Bereich mit.

Ein weiterer großer Unterschied zu anderen Anbietern: „Bei anderen Drohnen sind die Teile zusammengelötet. Daraus ergeben sich viele Fehlerquellen. Außerdem sind sie stark auf chinesische Bauteile angewiesen, die oft nicht halten, was sie versprechen”, so Hamdard. Die DropForce-Drohne kommt dagegen ohne Löten aus. Die Strukturteile und Module, etwa Kamera-Aufsätze, kommen aus dem 3D-Drucker; Platinen, Motoren und Propeller werden in Europa produziert und vom Startup als Bausatz dazugeliefert. „Man kann die Teile im 3D-Drucker aktuell in ca. 20 Minuten drucken und braucht dann zehn bis 15 Minuten, um die Drohne zusammenzubauen”, sagt der Gründer.

Und dieser Vorgang soll künftig eben nicht in einer einzelnen Fabrik, sondern in kompakten Einheiten direkt beim Kunden passieren, in einem Van oder Container, so die Vision. Denkt man an den DefenseTech-Bereich, heißt das: direkt an der Front. Die Vans bzw. Container sollen dann verkauft, die Produktion lizenziert werden. „Mit dem Van wäre man komplett mobil. Er kann direkt am Einsatzort innerhalb von Minuten Drohnen produzieren, die dann gleich losstarten können”, skizziert Hamdard.

So ein Einsatzort könnte etwa auch der Schauplatz einer Naturkatastrophe sein. In der Kundenansprache fokussiere man aber aktuell primär auf den Verteidigungsbereich. Dort will man, wenn alles nach Plan läuft, um den Jahreswechsel in die ersten Pilotprojekte starten.

Sechsstelliges Investment von BarnVentures und deutscher LNX GmbH

Bereits im Sommer holte sich DropForce für seine Expansionspläne auch ein Investment. BarnVentures rund um Filip Zganjer und die deutsche LNX GmbH stiegen mit einem sechsstelligen Betrag ein und sicherten sich jeweils 20 Prozent am Unternehmen. „Die Idee von einer dezentralen Massenproduktion im Baukasten-System hat mir so gut gefallen. Eine zentrale Produktionsstätte ist in Zeiten wie diesen gefährlich”, kommentiert Zganjer im Gespräch mit brutkasten. Das Startup unterstütze man nun nicht nur mit Geld, sondern auch durch Beratung.

Das Kapital sei bislang vor allem in die Weiterentwicklung, aber auch in Personalkosten geflossen, sagt Hamdard. Zudem sei man aktuell auch im Prozess der Patentanmeldung. Und auch an weiteren Drohnen-Modellen arbeite man bereits. Denn, so die Vision: „Kunden können sich später dann aus einem Portfolio genau die Drohnen aussuchen, die sie gerade brauchen. Wir haben schon einige Ideen, was man machen kann.”

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