Zukunftsweisendes Engineering dank Schweizer SLS-3D-Drucker

Bei uns in der IMT, einem Schweizer Engineering Unternehmen, sind additive Verfahren zu einem festen Bestandteil in der Entwicklung geworden. Zur schnelleren Iteration und Verifikation von Prototypen setzt unser Team auch einen Sintratec S2 ein.

Innovation made in Switzerland

Mit rund 100 Ingenieurinnen und Ingenieuren gehört die IMT im sanktgallischen Buchs zu den grossen Playern auf dem Schweizer Engineering-Markt. Vor allem in den Bereichen Medizinaltechnik und Pneumatik konnte das Unternehmen in den letzten Jahren Erfolge erzielen. «Unsere Kernkompetenz ist die komplette Entwicklung von elektronischen Geräten mit eingebetteter Software für Industriekunden und insbesondere für Medizingerätehersteller», sagt Benno Bieri, Chief Operating Officer der IMT. Dabei begleitet das Unternehmen seine Kunden von der Idee mit Konzeptstudien bis zur serienreifen Anwendung und über den gesamten Produktlebenszyklus.

Am IMT-Hauptsitz in Buchs arbeiten rund 100 Ingenieurinnen und Ingenieure an vielfältigen Entwicklungsprojekten.

Moderne Technologien einbeziehen

Das Credo der IMT: Mit fortschrittlichen Technologien am Puls der Zeit bleiben. Erst kürzlich wurde ein Testlabor mit modernsten Prüfeinrichtungen, zum Beispiel für spezielle Umweltsimulationen, eingerichtet. Daher ist es nicht überraschend, dass auch additive Fertigungsverfahren bereits seit zehn Jahren in die Entwicklung einbezogen werden. «Früher haben wir 3D-Druckteile von externen Dienstleistern bezogen», so Bieri. «Inzwischen haben wir mehrere 3D-Drucker im Haus, da der Bedarf gestiegen ist und wir auf schnelle Iterationen angewiesen sind.» Da die Kundenanforderungen immer dynamischer werden, brauche es diese flexiblen Technologien immer öfter und bereits in den frühen Projektphasen.

Benno Bieri ist verantwortlich für das operative Geschäft der IMT AG.

Vielseitige Fertigungsverfahren

Christoph Untersander ist Head of Design bei der IMT und verantwortlich für Usability und Prototyping. Zusammen mit der Mechanikabteilung nutzt er verschiedene 3D-Druck-Verfahren, um Konstruktionen und Simulationen zu überprüfen. Untersander erklärt: «Je nach Anforderungen, die wir an das Teil haben, setzen wir entsprechende Technologien wie FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Stereolithographie) oder SLS (Selektives Lasersintern) ein.» Gerade wenn der Prototyp isotrope – d.h. mechanisch gleichmässige – Eigenschaften sowie eine optisch homogene Oberfläche aufweisen soll, greift Untersanders Team zum selektiven Lasersintern.

Christoph Untersander ist als Head of Design auf 3D-Druckverfahren angewiesen.

Schweizer SLS-3D-Drucker im Einsatz

Seit Ende 2022 steht eine Sintratec S2 im 3D Printing Center der IMT. Die Ingenieurinnen und Ingenieure drucken damit vorwiegend Prototypenteile für interne Entwicklungsprojekte. Für Vanessa Hug, Konstrukteurin bei der IMT, bietet das SLS-Verfahren klare Vorteile: «Da SLS keine Stützstrukturen benötigt, sind wir viel freier im Design und können auch komplexe Formen realisieren», erklärt sie. Hug ist auch für die Bedienung des Schweizer SLS-3D-Druckers zuständig und beliefert die anderen Abteilungen mit den benötigten Werkstücken. Dabei setzt die Konstrukteurin auf das Material PA12: «Wir verwenden PA12, weil es unsere Anforderungen an Genauigkeit, mechanische Belastbarkeit und Gasdichtigkeit erfüllt», betont Hug. Letzteres sei vor allem bei pneumatischen Anwendungen entscheidend.

Wenn es auf Präzision und Oberflächengüte ankommt, fertigt Konstrukteurin Vanessa Hug Bauteile mit der Sintratec S2.

Verschalungen, Gehäuse, komplexe Teile

Ein konkretes Anwendungsbeispiel für additive Technologien ist das interne Testsystem ‘Beverin’. Die Vorrichtung erlaubt die Prüfung und Messung verschiedener Komponenten und Sensoren nach dem Baukastenprinzip. «Für dieses Testsystem fertigen wir zahlreiche Gehäuse, Abdeckelemente oder komplexe Ventile für die Gasdurchflussmessung im SLS-Verfahren», beschreibt Christoph Untersander. Bei diesen Teilen sei vor allem die Masshaltigkeit in alle Richtungen und die Oberflächenbeschaffenheit entscheidend, um die Realitätsnähe zum Endprodukt zu gewährleisten. Mit anderen 3D-Druck-Verfahren wie FDM würde man hier schnell an seine Grenzen stossen.

Ein internes Testsystem enthält zahlreiche Elemente, die im SLS-Verfahren hergestellt wurden.

Gasflussmessung mit SLS

Christoph Untersander stellt ein Teil vor, das derzeit auf dem Testsystem verifiziert wird: Ein komplexes Ventil für die Gasflussmessung. «Nach der Simulation drucken wir einen ersten Prototypen, den wir in unsere Testumgebung einbauen und vermessen», erklärt er. «Dann messen wir den Gasfluss und versuchen, die Geometrie anhand der Sensorwerte zu optimieren.» Die Konstruktionsfreiheit von SLS ermöglicht dabei neue Designansätze, die zuvor nicht denkbar gewesen wären. «Und wenn es Anpassungen gibt, haben wir morgen schon das nächste Teil in der Hand», so Untersander.

Ein SLS-3D-gedrucktes Ventil wird vermessen und die Daten ausgewertet.

Simulate – Test – Iterate

In der IMT-Entwicklung wird nach dem ‘Simulate – Test – Iterate’-Prinzip gearbeitet. «Wenn wir mit dem additiven Teil die vorgegebenen Kriterien erfüllt haben, können wir einen Schritt weiter in Richtung Serienproduktion gehen», sagt Untersander. Die Kombination aus virtueller Simulation, realitätsnaher Testsituation und schneller Iteration hat sich für das Engineeringunternehmen bewährt. «Diese Geschwindigkeit ist für uns entscheidend, denn jeder eingesparte Tag ist für uns wertvoll», betont Benno Bieri. Der nächste Schritt wird sein, Teile, die anders nicht herstellbar sind, in Serie zu drucken. Additive Technologien, das ist für Bieri klar, werden deshalb bei der IMT in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen.

Nach Simulation und Test können die Komponenten schnell optimiert und iteriert werden.

Bewährte Swissness

Nach über eineinhalb Jahren im Einsatz ist das SLS-Verfahren bei der IMT AG zu einem integralen Teil in der Forschung und Entwicklung geworden. Es ist kein Zufall, dass man sich mit der S2 ausgerechnet für einen Schweizer SLS-3D-Drucker entschieden hat. «Wir schätzen es sehr, mit Sintratec ein Schweizer Unternehmen als Partner zu haben, bei dem wir aufgrund der Nähe schnell und unkompliziert Lösungen finden», fasst Christoph Untersander zusammen. «Zudem erhalten wir bei unseren Schweizer Partnern immer die höchste Qualität», ergänzt Benno Bieri abschliessend. Der Einsatz der Sintratec S2 bei der IMT AG zeigt deutlich, welchen Beitrag moderne 3D-Druck-Technologien für ein zukunftsweisendes Engineering leisten können.