3D-Drucker und Autodesk-Software sorgen für Atemschutz

Bei sich verschlechternder Luftqualität in den Städten nutzen die Bewohner immer häufiger Schutzmasken. Während Erwachsene auf viele unterschiedliche Designs  zurückgreifen können, hält sich die entsprechende Vielfalt für Kinder in Grenzen, obwohl diese viel stärker unter schlechter Luft zu leiden haben. 3D-Designer Bartlomiej Gaczorek hat eine Maske für Kinder mit Software von Autodesk entwickelt und mit einem 3D-Drucker von Sinterit aus mehreren Materialien gefertigt. 

Bartlomiej Gaczorek, ein Entwickler für 3D-Technologie, nahm dies zum Anlass, eine Maske speziell für jüngere Kinder zu entwerfen. Er hat sie von Grund auf neu gestaltet und nicht einfach nur ein größeres Muster auf kindliches Maß zurechtgestutzt. Ein geringes Gewicht war eine der wichtigsten Kriterien. Zudem galt es die Filter zu schützen, ohne das Volumen der Maske zu vergrößern, da Kinder sehr lebhaft oder auch einmal hinfallen. Zudem sollte die farbenfrohe Erscheinung auf Kinder attraktiv wirken.

Diese Gedanken begleiteten die Entwicklung der futuristische Staubmaske namens Brifo. Die Frontpartie erinnert an eine Fledermaus und märchenhafte Superhelden. Die Maske soll für Schutz bei Tätigkeiten wie Malen, Polieren und Kleben sorgen, aber auch im Alltag zum Einsatz kommen, etwa in Bereichen mit hoher Luftverschmutzung.

3D-Druck nicht nur für den Prototypen, sondern für das Endprodukt

Die voll funktionsfähige Maske entstand mit dem Desktop-3D-Drucker Sinterit Lisa, basierend auf dem SLS-Verfahren. Damit lassen sich haltbare und funktionale Bauteile drucken, die nach entsprechender Behandlung zum Endprodukt führen statt nur zu einem Prototypen. Zudem kann der Drucker steife (PA12 Nylon) genauso wie biegsame (TPU) Komponenten ausgeben, so dass sowohl der starre Bereich der Maske als auch diejenigen Teile, die sich an die Gesichtsform anpassen sollten, gedruckt werden konnten.

Die Designer haben sich für Autodesk Netfabb entschieden, eine Software für die additive Fertigung. Sie strafft den Workflow vom 3D-Modell bis zum erfolgreich gedruckten Bauteil. Es galt nicht nur, die Vorbereitung zu beschleunigen, sondern auch in die Struktur der gedruckten Bauteile einzugreifen. Letztlich führt das zu leichteren Teilen, ohne dass dabei Abstriche an der Festigkeit gemacht werden müssen.

Bislang standen diese Möglichkeiten eher für Drucker bereit, die auf dem  FDM-Verfahren gründen, bei denen  der Entwurfsprozess das Erstellen der notwendigen Stützstrukturen vereinfachten hilft. Es ist spannend, diese Möglichkeiten auf SLS auszudehnen.

Ein Meilenstein

Im Falle von Brifo diente Netfabb der akkuraten Vorbereitung des Designs auf den nachfolgenden Druck. Die Software erzeugt ein internes Gitter, um das Design über eine komplexe organische Struktur gleichsam abzuspecken. Das Gitter ermöglichte ein leichtes Modell ohne Einbußen bei der Funktion oder Festigkeit. Solch eine Struktur per Hand zu erschaffen  würde sich sehr zeitraubend, wenn nicht gar unmöglich gestalten, und es könnten sich Fehler einschleichen, die zu Fehlern führen und den Druck damit erschweren. .

Bei sehr komplexen Projekten sind Designprobleme und Fehler kaum auszuschließen. Doch die Software entdeckt und analysiert Probleme, kann Netze reparieren und daher die Druckzeiten sogar weiter verkürzen.

„Mein gewohnter Workflow von der Idee zum Prototypen setzt sich zusammen aus CAD-Konstruktion, Datei-Export, Auskehlen, Auffüllen und Einschachteln in das vorhandene Bauvolumen des Druckers“, sagt Bartlomiej Gaczorek. „Für fast jeden dieser Schritte musste ich bis jetzt unterschiedliche Software benutzen. Immer wieder Dateien zu importieren und zu exportieren ist nicht nur frustrierend, sondern es könnte auch die letztlich für den Druck vorgesehene Datei beschädigen.“

Dank der Software müsse er nur noch einmal aus der CAD-Software importieren und könne dann dort alles vorbereiten. Es handle sich um ein Industriestandard-Tool mit vielen automatisierten Scripts und zahlreichen aktuellen Maschinen. Eine davon sei die Sinterit Lisa, ein Desktop-SLS-3D-Drucker. SLS kenne kaum Beschränkungen in der Form der Teile und erweise sich als perfekt für organische und komplexe geometrische oder gar miteinander verzahnte Elemente.

Komfort und Zeitgewinn

Die Verbindung von Autodesk Netfabb und Sinterit erlaubte es dem Designer, die Sinterit Lisa aus einer in der Software enthaltenen Liste auszuwählen und den verfügbaren Bauraum von Anfang an im Auge zu behalten. Kollisionserkennung in Echtzeit gehörte in diesem Fall ebenfalls zu den wichtigen Funktionen. Darüber hinaus ließ´sich die Ausnutzung des Bauraums optimieren. Die fertig bearbeitete Datei wurde in einer vom Drucker unterstützten Erweiterung gespeichert; es konnte sofort und ohne Umwege über Zusatzsoftware mit dem Druck begonnen werden.

Gaczorek erklärt: „Die interessanteste Sache von Netfabb Ultimate spielt sich im Inneren ab. Die Algorithmen für das Reparieren, Auskehlen und  den Einbau der Gitterstruktur sind einfach verblüffend.“ Es brauche nur wenige Schritte, um diese Aufgaben auszuführen. Endgewicht und Materialverbrauch lassen sich im Vergleich zu einem soliden Teil um 50 Prozent senken.