3D-Druck: Maß-geschneiderte Beleuchtungs-konzepte für das 21. Jahrhundert

Digitale Herstellung wird Leistungsfähigkeit und Erlebnischarakter von Beleuchtungssystemen verbessern.

In seiner letzten Rede zur Lage der Nation sagte Präsident Obama, das 3D-Drucken werde unsere Herstellungsprozesse in nahezu allen Bereichen revolutionieren. 
Wie kann die digitale Herstellung – laut “The Economist” die dritte industrielle Revolution – die Beleuchtungsindustrie verändern und verbessern?

Digitale Herstellung
Im vergangenen Jahrzehnt hat die Beleuchtungsindustrie alle Vor- und Nachteile des Übergangs von analogen Lichtquellen zu digitalen LEDs kennengelernt. Die normalerweise langen Produktentwicklungszyklen können nicht mit der Geschwindigkeit mithalten, mit der sich LED-Lichtquellen verbessern. 
Für gewöhnlich müssen sich Hersteller von riesigen Beständen an teuren Formen und Komponenten trennen, die für herkömmliche Herstellungsverfahren benötigt werden. Als Folge werden die Forschungs-, Entwicklungs-, Herstellungs- und Verkaufsabteilungen von den Finanzabteilungen unter Druck gesetzt, Großserienprodukte schnell und effizient zu entwickeln, damit veraltete Komponenten rechtzeitig verkauft oder für neue Produkte verwendet werden können. 
Bei der digitalisierten Produktion wird das Problem veralteter Bestände berücksichtigt, da die Produktion bedarfsorientiert erfolgen kann. Der Bestand wird digital, und die teuren Formen und andere Werkzeuge werden nicht länger benötigt.
Unzuverlässige Umsatzprognosen, die ansonsten die sehr negativen Auswirkungen von Investitionen in Formen, Inventare und die Abschreibung veralteter Bestände bedeuten würden, werden bald der Vergessenheit angehören.

Die lange Geschichte der Beleuchtung
Beleuchtungsarchitekten und Ingenieure dachten nicht vorrangig an die Leistungsfähigkeit einer neuen Lichtquelle, als neue LEDs entwickelt wurden. Ihr Hauptaugenmerk lag nicht auf der Lichtqualität und –verteilung, sondern eher darauf, die höchste Lichtausbeute pro Watt zu erzeugen. Wir haben jetzt ein Stadium erreicht, in dem die Erzeugung einer neueren, leistungsstärkeren LED nicht mehr ausreicht. Der erbarmungslose Wettkampf um die Entwicklung des leistungsstärksten LED-Chips ist vorbei.
Heute wissen dieselben Beleuchtungsdesigner sehr gut, welche Bedeutung die Bauart eines Beleuchtungskörpers und die Qualität der Lichtverteilung hat. Deshalb erzeugen sie neue und innovative, maßgeschneiderte Beleuchtungskonzepte im Rahmen von Projekten, die ihre stolze Handschrift tragen.

Produktion nach Bedarf
Wie aber können die Herausforderungen gemeistert werden, die individuell gestaltete Beleuchtungen bedeuten? Wie kann die Produktentwicklungszeit von vielen Monaten auf einige Wochen verringert werden? Wie kann dafür gesorgt werden, dass Finanzabteilungen keinen Druck auf die Verringerung von Beständen und Kosten ausüben müssen und dadurch den Innovationsprozess stören? Wie kann die kundenindividuelle Gestaltung von Beleuchtungskörpern und Lichtverteilung ermöglicht werden?

Die digitale Antwort
Der 3D-Druck kann enorme Vorteile für die Hersteller und Entwickler bringen. Vorinvestitionen in Formen sind nicht mehr nötig, und Bestände können jetzt als CAD-Dateien gespeichert werden. Wenn sich etwas am Design ändert, müssen nur die CAD-Dateien angepasst werden, und die erforderliche Stückzahl kann direkt per 3D-Drucker hergestellt werden. Auf diese Weise können neue und einzigartige Beleuchtungskörper für das 21. Jahrhundert entwickelt werden, die allesamt unterschiedlich sind. Ein weiterer wichtiger Aspekt: die Finanzabteilungen müssen nicht länger veraltete Bestände abschreiben, und das Vertriebspersonal kann sich auf die Lieferung neuer Beleuchtungsprojekte konzentrieren, anstatt zu versuchen, veraltete Bestände an neuen Massenprodukten loszuwerden.

Heute können mit den derzeitigen 3D-Drucktechniken Elektronikteile und Metall- und Kunststoffkomponenten gedruckt werden. Als letztes Teil des Puzzles konnten auch mit 3D-Druckern erzeugte Optiken der Liste der digital hergestellten Komponenten hinzugefügt werden. Und was für ein wichtiges Teil ist das! Schließlich ist die Optik für die Lichtverteilung zuständig und erzeugt das gewünschte Lichtmuster, die spezielle Strahlform und die persönliche Benutzererfahrung.

Printoptical®-Technologie von LUXeXceL
Die niederländische LUXeXceL Group erfand eine neue 3D-Drucktechnik zur Digitalisierung der Optikherstellung. Mithilfe dieser Technik können Linsen und optische Oberflächen nach Bedarf ausgedruckt werden. Die Revolution besteht in dem patentierten Prozess, der sich vom schichtweisen Druck mit eher langsamen 3D-Druckern unterscheidet. Stattdessen werden optische PMMA-Materialien mit schnellen Tintenstrahlern in 3D ausgedruckt und ein Prozess namens ‘Fluent Dynamics’ (fließende Dynamik) verwendet, um die Probleme zu umgehen, die herkömmliche 3D-Drucker beim Ausdrucken optischer Oberflächen haben würden. Deshalb sind die gedruckten Oberflächen von perfekter Glätte und brauchen nicht weiter bearbeitet (z.B. poliert) zu werden, damit sie ihre optische Funktionalität erreichen. Dieser Prozess erlaubt außerdem die Erzeugung von Freiformoptiken, die in einem Arbeitsschritt digital hergestellt werden.

Neue optische Möglichkeiten für Beleuchtungskonzepte
Die Digitalisierung der Optikproduktion hat begonnen. Kontinuierliche Verbesserungen an den LUXeXceL-Druckern, der Software und den Druckmaterialien erhöhen die Druckgeschwindigkeit und Produktqualität. Dadurch verbessern sich die Möglichkeiten bei der Herstellung von Optiken. 
CAD-Dateien können heute auf elektronischem Weg verschickt werden. In Kürze wird es LUXeXceL den Entwicklern von Optiken und Beleuchtungen ermöglichen, ihre optischen Entwürfe ins Internet laden und alle Arten von optischen Entwicklungstools nutzen zu können, um ihre Möglichkeiten bei der Verbesserung aller Beleuchtungsprodukte oder –anwendungen ausbauen zu können. So wird die Erzeugung perfekter, maßgeschneiderter Beleuchtungslösungen für Produkte, Anwendungen oder Projekte ermöglicht.
Schon heute kann jedes Museumsbild perfekt beleuchtet werden, und jede Straßenlaterne wird die individuell gestaltete Optik erhalten, die dafür sorgt, dass die Lichtverteilung exakt zu der jeweiligen Straße passt.
Das bedeutet, dass in der Beleuchtungsindustrie eine neue, helle Zukunft für Optikdesigner und Beleuchtungsarchitekten anbricht, da diese jetzt neue Beleuchtungskonzepte für ihre Kunden entwickeln können. Auf diese Weise können sie Lösungen entwickeln, auf die sie stolz sein können!

Fertigung als Dienstleistung
Das LUXeXceL-Team entwickelte diesen einstufigen CAD-zu-Optik-Herstellungsprozess, um die Entwurfsarbeiten zu erleichtern und die Musterentwicklung und Herstellung als Dienstleistung anbieten zu können. 
Innerhalb weniger Tage können die gedruckten Linsen weltweit verschickt werden, was Produktdesignern eine neue Flexibilität beim Testen der Leistungsfähigkeit ihrer Beleuchtungskörper verschafft und leichtere Herstellungsprozesse ermöglicht.

(c) Pictures & Link: LUXeXceL