Kai Concepts beschleunigt Entwicklung eines elektrischen Surfbretts dank Figure 4 3D-Drucker

Funktionale, wassertaugliche Prototypen aus dem Material Figure 4 helfen bei der Weiterentwicklung von Technologien, die für Batterien, Motoren und die Imprägnierung zum Einsatz kommen.

Kai Concepts versucht kontinuierlich mithilfe von Technologie die physikalischen Grenzen im Wassersport zu überwinden. Das in Kalifornien ansässige Unternehmen hat sich auf die Entwicklung von Tragflügelsystemen spezialisiert. Die jüngste Innovation des Unternehmens ist der Jetfoiler, ein elektrisches Surfbrett für Benutzer aller Altersklassen und Fähigkeiten. Der Jetfoiler soll ein extrem sicheres Produkt für die Freizeit werden. Das erfordert natürlich eine fundierte Forschung und Entwicklung: Von der Batterie- und Motortechnologie bis hin zur Abdichtung – die gesamte von Kai Concepts durchgeführte Forschung und Entwicklung geht an die derzeitigen technischen Grenzen.

Laut Kai Calder, der die Logistik und das operative Geschäft des Unternehmens leitet, waren der 3D-Drucker Figure 4 Standalone von 3D Systems und die modernen Materialien eine große Hilfe. Das Unternehmen spart dadurch viel Zeit bei gleichzeitig besserer Qualität der Prototypen. Dazu kommen die hohen Druckgeschwindigkeiten, die die Umsetzung vom Konzept zum Test noch am selben Tag ermöglichen, und die haltbaren Materialien, die auch harten Fahrbedingungen standhalten. Calder sagt, dass die Genauigkeit der Teile aus dem Figure 4 und dessen allgemeine Benutzerfreundlichkeit das Material zu einem unerlässlichen und zuverlässigen Bestandteil ihres F&E-Labors gemacht haben.

Dank der Druckgeschwindigkeit lassen sich Teile noch am selben Tag fertigen

Vor der Einführung des Figure 4 Standalone verwendete Kai Concepts ein Desktop-System eines anderen Herstellers, das die doppelte, wenn nicht gar dreifache Zeit zur Fertigstellung der Druckteile benötigte. Die Einführung der projektorbasierten, kontaktlosen Membrantechnologie des Figure 4 hat nicht nur die Druckgeschwindigkeiten beschleunigt, sondern auch die Präzision der Prototypen von Kai Concepts verbessert und damit die Qualität und Geschwindigkeit der Datenerfassung erhöht.

Der Wechsel zu Figure 4 hat sich entscheidend auf die Produktivität des Unternehmens ausgewirkt. Kai Concepts kommt mit der Entwicklung nun schneller voran. Teile, für deren Druck früher ein ganzer Tag benötigt wurde, können jetzt in der Hälfte der Zeit gedruckt werden. So können sie noch am selben Tag nachbearbeitet und zum Testen eingesetzt werden.

„Am Ende des Tages arbeiten wir bereits an der Revision B“, sagt Calder. Je nach Teilegeometrien erzielt Kai Concepts auch einen besseren Durchsatz. Ein gutes Beispiel dafür ist das Design einer Passscheibe: Der bisherige Drucker des Unternehmens konnte nur fünf oder sechs Teile innerhalb eines Druckvorgangs unterbringen, während der Figure 4 den gleichzeitigen Druck von etwa zehn Teilen ermöglicht.

Zuverlässige und präzise Bauteile führen zu zuverlässigen Tests

Neben der höheren Geschwindigkeit konnte die Präzision der Teile laut Calder nochmals deutlich verbessert werden, was für die Anwendungen des Unternehmens von entscheidender Bedeutung ist. Wenn die gedruckten Teile fehlerhaft sind, führt das zu falschen Testergebnissen. Laut Calder liefert der Figure 4 Standalone bei jedem Einsatz präzise Teile. „Es ist wirklich wichtig, dass die Teile, wie z. B. Passscheiben, exakt gefertigt sind“, so Calder. „Wenn die Passscheibe auch nur geringfügig von den Maßen abweicht, verschlechtert sie das Fahrerlebnis und die Effizienz, wodurch unsere Tests ungenauer werden.”

Ein weiteres Teil, bei dem Präzision gefordert ist, ist die Kortdüse. Diese enthält einen Profilabschnitt, der dem Propeller hilft, mehr Schub zu erzeugen. „Die Tatsache, dass wir dieses Teil erfolgreich drucken können, zeigt wie genau der Drucker arbeitet. Das Teil verfügt über feine Details und kleine Profilabschnitte.”

Langlebige Materialien überstehen mehrere Testläufe unter realitätsgetreuen Bedingungen

Bei der additiven Fertigung ist ein Drucker immer nur so produktiv, wie seine Druckwerkstoffe für die jeweilige Anwendung geeignet sind. Mit dem bisherigen 3D-Drucker und den zuvor genutzten Harzen konnte Kai Concepts die Teile nur für etwa zehn bis 15 Minuten testen, bevor sie aufgrund der Sprödigkeit des Materials versagten. Mit Figure 4 PRO-BLK 10 von 3D Systems ist Kai Concepts nunmehr in der Lage, Teile für eine Dauer zwischen ein und zwei Stunden direkt im Wasser zu testen. Der Werkstoff Figure 4 PRO-BLK 10 ist ein hochpräzises additives Material in Produktionsqualität, das in seinen Eigenschaften Thermoplast ähnelt und über eine langfristige Umweltstabilität verfügt.

„Die Art und Weise, wie wir diese Bauteile einsetzen, ist ein fundierter Beweis für deren Haltbarkeit“, sagt Calder. Während der Fahrten bewegen sich der Jetfoiler und seine im Figure 4 gedruckten Teile mit einer Geschwindigkeit von 24 bis 32 km/h durch das Wasser. Diese Beanspruchung halten die Teile mehrere Testläufe lang durch.

Bei den gefertigten Teilen handelt es sich um unterschiedlichste Produkte – von Motorhalterungen bis hin zu Propellerschutzvorrichtungen und Kortdüsen. In den Tests werden sie verschiedenen Belastungen unterzogen, während der Jetfoiler durch das Wasser gleitet. Auch den Vibrationen des Motors müssen sie dabei standhalten. Einige Teile sind sehr groß und überragen die Abmessungen des 3D-Druckers Figure 4. Kai Concepts druckt die Komponenten daher in mehreren Teilen mit Öffnungen für Einsätze oder Führungslöcher für Kunststoffgewindeschrauben, damit die Teile später montiert werden können. Dieser Ansatz hat sich im Hinblick auf Funktionalität und Haltbarkeit als sehr erfolgreich erwiesen.

Ein unkomplizierter Übergang zu mehr Produktivität

Für Kai Concepts war der erstmalige Einsatz des Figure 4 ein Schlüsselerlebnis. Dank des gelegentlichen Einsatzes der Software 3D Sprint von 3D Systems, mit der Dateien vor dem Versenden zum Druck schnell repariert werden können, war es laut Calder sehr einfach, den Figure 4 kennenzulernen und zu nutzen.

„Der Übergang verlief völlig problemlos“, sagt er. „Wir profitieren definitiv davon, dass 3D Systems großen Wert auf ihre Materialien legt. So bleiben wir innovativ und können weiterhin bestehende Grenzen überwinden.“

Der Beitrag basiert auf einen Anwendungsbericht von Kai Concepts