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Uhr mit 3D-gedrucktem Titangehäuse

Das kalifornische Unternehmen Barrelhand hat mit seiner Monolith-Uhr ein ultraleichtes Design erforscht. Das 3D-gedruckte Titangehäuse macht die Uhr um 40 % leichter.

Die aktuelle Iteration des Chassis ist monolithisch aus luftfahrttauglichem Ti 6Al-4V-Titan gedruckt, einem der zahlreichen luftfahrttauglichen Materialien, die Barrelhand erforscht. Durch den Einsatz von skelettierten Laschen und internen Gitterstrukturen konnte das Gesamtgewicht um über 40 % reduziert und gleichzeitig die volle strukturelle Integrität beibehalten werden. Das Unternehmen hat das Chassis mit Blick auf den 3D-Druck entworfen und optimiert. Das Ergebnis ist eine Geometrie mit verschiedenen ausgehöhlten Bereichen und unterstützenden Gitterstrukturen, die mit keiner anderen Herstellungsmethode hätte realisiert werden können.

“Etwas zu entwerfen, das monolithisch in 3D gedruckt werden kann, ohne die Zwänge der traditionellen Fertigung, ist der heilige Gral der Technik. Es ermöglicht uns, nahezu jede komplexe Geometrie zu schaffen, die für die rauen Bedingungen des Weltraums optimiert ist. Ich habe es geliebt, den Designprozess zu durchlaufen und zu beobachten, wie sich das Gehäuse fast organisch aus den technischen Anforderungen heraus in etwas verwandelt, das sich wie Kunst anfühlt, weil es eine Funktion der Technik ist,” sagt ‍Karel Bachand, Gründer und Chefingenieur, Barrelhand.

Das Monolith-Chassis ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit mit Materialise, einem führenden Anbieter von 3D-Drucklösungen mit großer Erfahrung in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Materialise hat sein Kompetenzzentrum für Metall-3D-Druck in Bremen, Deutschland, eingerichtet, wo engagierte Ingenieure mit jahrelanger Erfahrung das gesamte Spektrum der AM-Expertise vom Design bis zur speziellen Parametereinstellung und Endbearbeitung anbieten. Materialise und Barrelhand sind weit mehr als nur der Druck eines Uhrengehäuses. Sie schaffen neue Standards für das Design, die Produktion und die Qualitätssicherung von 3D-gedruckten Teilen für die Serienproduktion und erfüllen dabei die ISO-Normen.

Die Technologie, die für den 3D-Druck des Gehäuses verwendet wird, nennt sich direktes Metall-Lasersintern (DMLS) und funktioniert durch das Verschmelzen von dünnen Schichten aus feinkörnigem Metallpulver (jedes Korn ist nur 25-50 Mikrometer groß, also etwa viermal dünner als ein menschliches Haar). DMLS ist die gleiche Technik, die SpaceX für den 3D-Druck von Komponenten für Raketentriebwerke verwendet. Mit diesem Verfahren werden viele Beschränkungen herkömmlicher Fertigungsmethoden aufgehoben und Barrelhand konnte eine Struktur schaffen, die für die Herausforderungen des Weltraums bestens geeignet ist – sowohl in Bezug auf das Gewicht als auch auf die Festigkeitsanforderungen.

Die additive Fertigung bietet zwar eine noch nie dagewesene Designfreiheit, aber das bedeutet nicht, dass es einfach ist, damit zu arbeiten. Während der Entwicklung musste das Team rund um Monolith verstehen, wie sich die einzigartigen Kräfte und Temperaturen des Bauprozesses auf das Design auswirken, um ein konsistentes und hochwertiges Endergebnis zu gewährleisten. Der 3D-Druck ermöglichte es schließlich, ein Chassis mit komplexen Strukturen und inneren Hohlräumen zu erstellen. Gleichzeitig ist das Design während des Druckvorgangs selbsttragend (d. h. es gibt keine Überhänge von mehr als 45 Grad). Das Ergebnis sind organische Formen, die leicht zu drucken sind und sich dem Design anpassen.

“Die Gestaltungsfreiheit bei der additiven Fertigung ermöglichte es uns, Innovation und Leichtbau perfekt zu kombinieren, um dem visionären Ansatz des Projekts gerecht zu werden. Mit unserem fundierten Wissen vom Design über den Druck bis hin zur Veredelung konnten wir Barrelhand bei der Entwicklung eines professionellen, serienreifen Produkts für den Weltraum perfekt beraten,” sagt ‍Philip Buchholz, Innovation Manager Metal 3D Printing, Materialise.

Mit nur 10 g (entspricht dem Gewicht von 10 Büroklammern) für das gesamte Titan-Gehäuse wird es Monolith ermöglichen, in eine neue Kategorie von ultraleichten Uhren aufzusteigen, getreu der Mission des Unternehmens, Produkte für das nächste Kapitel der Weltraumforschung zu bauen.

Mehr über Barrelhand finden Sie hier.

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