Hoe polyurethaan materialen mass customized onderdelen voor eindgebruik mogelijk maken

In het verleden lag personalisatie buiten het bereik van de gewone consument of was het beperkt tot zachte goederen zoals gepersonaliseerd borduurwerk op kleding, linnengoed of schoeisel. Personalisatie van duurzame goederen, hardware, robuuste apparatuur en andere zaken die stevigheid vereisen, was te moeilijk en te duur om mee te nemen in de traditionele productieprocessen die deze goederen maken. 

Naarmate 3D-printen steeds meer terrein wint door de introductie van nieuwe materialen en meer toegankelijke workflows, wordt mass customization betaalbaar voor een breed scala aan goederen met uiteenlopende mechanische eisen. 

Robuuste en sterke 3D-geprinte onderdelen voor eindgebruik zijn niet alleen mogelijk, maar ook vrijwel niet te onderscheiden van onderdelen die met massaproductietechnologieën zijn gemaakt. Met desktop 3D-printers zoals de Form 3+ in combinatie met de PU Rigid 1000 Resin- en PU Rigid 650 Resin-materialen kunnen Formlabs-gebruikers op maat gemaakte onderdelen voor eindgebruik maken die bestand zijn tegen schokken, weersomstandigheden en herhaalde belasting.

Formlabs polyurethaan resins

Al meer dan tien jaar vertrouwen productontwerpers, ingenieurs en fabrikanten op Formlabs SLA-printers om onderdelen te maken met hoogwaardige oppervlakteafwerking, uiterste precisie en een reeks mechanische eigenschappen die spuitgietkunststoffen kunnen simuleren. De mogelijkheden voor eindgebruik waren echter vooral beperkt tot het maken van kleine aantallen gereedschap of hulpmiddelen bij de productie. 

Om deze kloof te dichten, heeft Formlabs jarenlang gewerkt aan de ontwikkeling van een geheel nieuwe materiaalchemie. Deze is gebaseerd op een precieze combinatie van acrylaat en urethaan, een materiaal dat intensief en met grote impact kan worden gebruikt, maar met een toegankelijke en betaalbare workflow. Met PU Rigid 650 en PU Rigid 1000 werd dat delicate evenwicht bereikt. Dezelfde betaalbaarheid, toegankelijkheid, schaalbare footprint en het gebruiksgemak dat Formlabs introduceerde voor prototyping, modellering en het maken van kleine hoeveelheden gereedschap, is nu ook mogelijk voor eindproducten op maat.

Prestatiematerialen voor topsportprestaties

In de wereld van de sportartikelen zijn prototypes niet alleen bedoeld om er goed uit te zien - ze moeten ook presteren. Productontwerpers in deze sector hebben 3D-printen toegepast om de initiële vorm of de esthetische goedkeuring van een specifiek team of speler te verkrijgen. Vervolgens bestelden ze eenmalige spuitgietmodellen om prototypes te maken die als prototype kunnen worden getest. 

Met PU Rigid 650 Resin en PU Rigid 1000 Resin zijn nu functionele prototypes mogelijk. Zelfs voor producten zoals deze lacrosse-stick die in een typisch testscenario hoge schokbelasting, spanning, hoge vochtigheid en guur weer zal ondergaan.

Hoogwaardige prototypes die ook kunnen worden gebruikt voor functionele tests stellen productontwerpers in staat voordeel te behalen op zeer concurrerende terreinen door iteratieve cycli te verkorten en de feedbackloops voor prestaties te verbeteren. Ze kunnen hun customization-mogelijkheden vergroten voor verschillende soorten spelers of teams met verschillende stijlen, zonder hoge kosten te maken voor meerdere iteraties van verschillende mallen. 

Tijdens de 2022 Formlabs User Summit demonstreerde Formlabs Chief Product Officer Dávid Lákatos de slagvastheid en prestatiemogelijkheden van de PU Rigid 650 door dit lacrosse-stickontwerp te testen.

Voorbeelden van eindgebruikerstoepassingen voor 3D-geprinte polyurethaan onderdelen

Formlabs PU Rigid Resins creëren onderdelen die duurzaam en sterk zijn. Ook zijn ze ideaal voor toepassingen met langdurige slijtage, druk en blootstelling aan buitenelementen.

Handvatten voor motorfietsen

Handvatten voor motorfietsen, bromfietsen, scooters en fietsen hebben een unieke reeks materiaaleigenschappen. Ze moeten ergonomisch en comfortabel voor de hand zijn, voldoende grip bieden en duurzaam genoeg zijn om weerstand te bieden aan elementen als regen, sneeuw, wind en herhaalde druk. Handvatten worden traditioneel vervaardigd met technieken als rubber of siliconen gieten, of spuitgieten.

Deze traditionele methoden vereisen moedermallen die duur zijn om te maken en die de mogelijke geometrieën of patronen beperken. Bij massaproductie wordt uiteraard geen rekening gehouden met enige vorm- of groottevariatie van de handen van de gebruiker. Het is simpelweg te duur om ze te vervaardigen in hoeveelheden die alle mogelijke fysieke verschillen aankunnen. 

3D-geprinte gereedschappen en mallen kunnen de productiekosten in kleine hoeveelheden verlagen, maar echte eenmalige producten waren tot nu toe vrijwel onbetaalbaar. Dankzij de verbeterde nauwkeurigheid en materiaalontwikkelingen maakt het rechtstreeks 3D-printen van deze materialen eenmalige handvatten voor eindgebruik mogelijk. Formlabs PU Rigid 650 Resin en PU Rigid 1000 Resin hebben een hoogwaardige oppervlakteafwerking en zijn bestand tegen extreme buitenomgevingen, zelfs bij langdurig gebruik.

Deze handgreep op maat voor motorfietsen, geprint in PU Rigid 650 Resin, is bestand tegen ruwe buitenomgevingen en koppel, terwijl hij de bestuurder een betere controle, beweeglijkheid en comfort biedt.

Handvatten op maat zoals deze verbeteren niet alleen de rijderservaring wat betreft comfort, maar maken ook het hanteren van de motor veiliger en efficiënter. De weerbestendigheid en duurzaamheid van PU Rigid 650 Resin verlengt de levensduur van het handvat, biedt demping, vermindert trillingen en helpt bij de schokbestendigheid.

Klanten zijn bereid te betalen voor opties op maat. Fabrikanten kunnen hun resultaat verbeteren met minimale extra arbeidskosten. Zodra systemen voor het scannen en creëren van het digitale model van het fysieke model van de klant aanwezig zijn, dan zijn betaalbare en schaalbare opties zoals de Form 3+ SLA-printers gemakkelijk in te zetten. 

Deze workflow kan ook worden toegepast in kleine bedrijven die aftermarket-onderdelen verkopen. Het toevoegen van een Form 3+, een vochtige uithardingskamer en de nodige PU Rigid 650 Resin is een betaalbare oplossing. Dit kan extra inkomsten opleveren voor kleine motorfietsdealers die hun klanten willen behouden na de eerste aankoop van een motorfiets.

Automotive customization

Het vervangen van traditioneel vervaardigde onderdelen voor reparaties, maatwerk, een lager gewicht of betere prestaties is een automobieltoepassing die voorheen werd belemmerd door de kwaliteit van het materiaal. Vooral auto-onderdelen voor eindgebruik moeten duurzaam en temperatuurbestendig zijn en een gladde, professionele oppervlakteafwerking hebben. 

De vraag naar vervangingsonderdelen groeit. In de auto-industrie zijn deze toepassingen potentiële manieren om 3D-geprinte vervangingsonderdelen te implementeren:

• Lichtgewicht vervangingen om de snelheid of de prestaties te verbeteren 
• Reparatieonderdelen voor kapotte onderdelen 
• Customization op basis van bodyscans voor meer comfort en controle
• Customization voor esthetische voorkeuren

Met de opkomst van elektrische voertuigen is lichtgewicht in de autowereld gemeengoed geworden in het ontwikkelings- en ontwerpproces voor nieuwe modellen. Maar met 3D-printen kunnen ook eigenaars van oudere voertuigen hun eigen onderdelen lichter maken, waardoor hun voertuig zuiniger wordt.

Ook kunnen eigenaren met 3D-geprinte reparatieonderdelen meer controle krijgen over de levensduur van hun voertuig, in plaats van te vertrouwen op een OEM die jaren van tevoren nauwkeurig het juiste aantal en type reparatieonderdelen heeft voorspeld. Formlabs PU Resins zijn ideaal voor het repareren van onderdelen op het dashboard zoals knoppen, meters en onderdelen van de veiligheidsgordel vanwege de gladde oppervlakteafwerking en hoge slagvastheid. 

Traditioneel was maatwerk in voertuigen beperkt tot kleur en esthetische interieurafwerking. 3D-printen kan ook esthetisch maatwerk mogelijk maken via gepersonaliseerde accenten zoals motorkapversieringen of emblemen. Maar echt maatwerk op basis van de fysieke vorm van de bestuurder vereist zeer nauwkeurig 3D-printen en een materiaal dat het juiste gevoel en de juiste stevigheid biedt. 

PU Rigid 650 Resin is ideaal voor het maken van op maat gemaakte onderdelen zoals deze versnellingspook, gemodelleerd naar een 3D-scan van de hand van de bestuurder. Voor een handgeschakelde auto is controle essentieel, en dus moet een versnellingspook gemakkelijk vast te pakken zijn met uitstekende tractie. Bovendien moet de pook comfortabel in de hand liggen.

Naarmate de mogelijkheden in elke stap van de workflow zijn verbeterd, is de toepassing van 3D-geprinte vervangingsonderdelen een bron van inkomsten geworden voor veel onafhankelijke aanbieders van aftermarket-onderdelen. Het biedt vele mogelijkheden voor erkende autofabrikanten, dealers en dochterondernemingen die aanvullende diensten willen verlenen.

Mass customization voor consumentengoederen

Maatwerk is niet langer alleen bedoeld voor de top 1% van een bepaalde sector. Zo hebben topatleten altijd toegang gehad tot op maat gemaakte goederen, vaak als onderdeel van een merkcampagne of in ruil voor aanprijzing van het product. Die maatwerkmogelijkheden leveren vaak echte prestatievoordelen op. Uit deze experimenten kan de nodige lering worden getrokken en toegepast op de doorsnee consument. 

Maatwerk in sportkleding wordt al bijna een eeuw lang gebruikt om Olympiërs en professionele atleten te helpen presteren. Door betaalbaar 3D-printen en workflows die kunnen worden overgenomen door professionals zonder uitgebreide ervaring met 3D-printen is maatwerk voor prestaties nu mogelijk voor recreatieve atleten en doorsnee consumenten.

Bij skistokken verbeteren 3D-geprinte handgrepen van polyurethaan het comfort en maken ze langere tochten mogelijk met minder kans op verlies van een skistok. De voordelen voor de skiër zijn duidelijk, en de mogelijkheid om deze dienst te verlenen maakt elke fabrikant of kleine onderneming al snel populair. 

3D-geprinte skistokhandgrepen in PU Rigid 650 Resin bieden meer controle en comfort, wat leidt tot langere ritten en betere prestaties.

Wat kan je produceren?

Elke dag verschijnen er nieuwe toepassingen. Wat kan je produceren voor de customization van onderdelen voor eindgebruik die de productportefeuille van jouw bedrijf moderniseert, diversifieert of uitbreidt? 

Neem contact op met onze 3D printing experts om te brainstormen over jouw toepassing en om PU Resins te onderzoeken voor de customization van onderdelen voor eindgebruik of voor de aanschaf van PU Rigid 650 Resin of PU Rigid 1000 Resin.