KAI Concepts macht Fortschritte bei der Entwicklung eines elektrischen Tragflügelbootes dank Teilen aus dem Figure 4

KAI Concepts ist ein Team von kreativen Mitarbeitern in der Bay Area in Kalifornien mit langjähriger Erfahrung im Bau, im Testen und in der Bedienung von Tragflügelsystemen. Die jüngste Innovation des Unternehmens, der Jetfoiler, ist ein elektrisches Tragflächensurfbrett, das für Fahrer aller Altersklassen und Fähigkeiten bestimmt ist. Mit dem Jetfoiler soll ein extrem sicheres Produkt für die Freizeit angeboten werden. Um dieses Ziel zu erreichen, ist zuvor jedoch eine fundierte Forschung und Entwicklung erforderlich. Von der Batterie- und Motortechnologie bis hin zur Abdichtung – die gesamte von KAI Concepts durchgeführte Forschung und Entwicklung geht an die Grenzen der derzeitigen Fähigkeiten und Innovationen.

Laut Kai Calder, der die Logistik und den Betrieb des Unternehmens leitet, waren der 3D-Drucker Figure 4^® Standalone von 3D Systems und die modernen Materialien von großer Hilfe bei der Weiterentwicklung der F&E-Abteilung des Unternehmens. Es wurde viel Zeit eingespart – unzuverlässige Prototypen im Prozess gehören der Vergangenheit an. Dazu kommen die hohen Druckgeschwindigkeiten, die den Sprung vom Konzept zum Test noch am selben Tag ermöglichen, und die haltbaren Materialien, die auch harten Fahrbedingungen standhalten. Calder sagt, dass die Genauigkeit der Teile aus dem Figure 4 und dessen allgemeine Benutzerfreundlichkeit ihn zu einem kritischen und zuverlässigen Bestandteil des F&E-Labors gemacht haben.

Vor der Einführung des Figure 4 Standalone verwendete KAI Concepts ein konkurrierendes Desktop-System, das die doppelte, wenn nicht gar dreifache Zeit zur Fertigstellung der Teile benötigte. Die Einführung der projektorbasierten, kontaktlosen Membrantechnologie des Figure 4 hat nicht nur die Druckgeschwindigkeiten beschleunigt, sondern auch die Präzision der Prototypen von KAI Concepts verbessert und damit die Qualität und Geschwindigkeit der Datenerfassung erhöht.

Der Wechsel zu Figure 4 hat sich stark auf die Produktivität des Unternehmens ausgewirkt. KAI Concepts ist nun in der Lage, durch das beschleunigte Testen und Bewerten von Teilen in der Entwicklung schneller voranzukommen. Teile, für deren Druck früher ein ganzer Tag benötigt wurde, können jetzt in der Hälfte der Zeit gedruckt werden. So können sie noch am selben Tag nachbearbeitet und zum Testen eingesetzt werden.

„Am Ende des Tages arbeiten wir bereits an der Revision B“, sagt Calder. „Der gesamte Prozess der Entwicklung und Iteration ist für uns immens verkürzt worden.“

Je nach Teilegeometrien erzielt KAI Concepts auch einen besseren Durchsatz. Am Beispiel des Designs einer Passscheibe konnte der bisherige Drucker des Unternehmens nur fünf oder sechs Teile innerhalb eines Bauvorgangs unterbringen, während der Figure 4 den gleichzeitigen Druck von etwa zehn Teilen ermöglicht.

Neben der höheren Geschwindigkeit konnte die Präzision der Teile laut Calder nochmals deutlich verbessert werden, was für die Anwendungen des Unternehmens von entscheidender Bedeutung ist. Wenn die gedruckten Teile der Produkte, die KAI Concepts testet, falsch sind, sind auch die Ergebnisse falsch. Laut Calder liefert der Figure 4 Standalone liefert bei jedem einzelnen Einsatz präzise Teile. „Es ist wirklich wichtig, dass die Teile, wie z. B. Passscheiben, sehr genau gefertigt sind“, sagt Calder. „Wenn die Passscheibe auch nur geringfügig von den Maßen abweicht, verschlechtert sie das Fahrerlebnis und die Effizienz, was uns nur ungenaue Schlussfolgerungen erlaubt.

Ein weiteres Teil, bei dem Präzision gefordert ist, ist die Kortdüse. Diese enthält einen Profilabschnitt, der dem Propeller hilft, mehr Schub zu erzeugen. „Die Tatsache, dass wir dieses Teil erfolgreich drucken können, zeigt wirklich die Genauigkeit der Maschine. Das Teil verfügt über alle feinen Details und kleinen Profilabschnitte, die zu höherer Leistung und zuverlässigen Daten beitragen.

Die auf dem Figure 4 gedruckten Teile dienen auch als Grundlage für die Kommunikation zwischen KAI Concepts und seinen Technikern. Vor dem Produktionsstart ein präzises und genaues Referenzteil zu haben hilft dem Unternehmen dabei, Probleme zu lösen, seine Konstruktionen weiterzuentwickeln und letztendlich die Ergebnisse zu verbessern. Das Unternehmen vermeidet nicht nur Verzögerungen, sondern erspart sich auch ungewollte Kosten infolge von Werkzeugwechseln bei unterschiedlichen Bestellungen.

Bei der additiven Fertigung ist ein Drucker immer nur so produktiv, wie seine Druckwerkstoffe für die jeweilige Anwendung geeignet sind. Mit dem bisherigen 3D-Drucker und Harzen konnte KAI Concepts die Teile nur für etwa 10 bis 15 Minuten testen, bevor sie aufgrund der Sprödigkeit des Materials versagten. Mit Figure 4™ PRO-BLK 10 von 3D Systems, einem Werkstoff in Produktionsqualität, ist KAI Concepts nun in der Lage, Teile für eine Dauer zwischen einer und zwei Stunden direkt im Wasser zu testen. Der Werkstoff Figure 4 PRO-BLK 10 von 3D-Systems ist ein hochpräzises additives Material in Produktionsqualität, welches in seinen Eigenschaften Thermoplast ähnelt und über eine langfristige Umweltstabilität verfügt.

„Die Art und Weise, in der wir diese Bauteile einsetzen, ist ein fundierter Beweis für deren Haltbarkeit“, sagt Calder. Während der Fahrten bewegen sich der Jetfoiler und seine im Figure 4 gedruckten Testteile mit einer Geschwindigkeit von 15 bis 20 Meilen pro Stunde durch das Wasser. Die Teile halten das mehrere Testläufe lang durch.

Bei den gefertigten Teile handelt es sich um unterschiedlichste Teile, von Motorhalterungen bis hin zu Propellerschutzvorrichtungen und Kortdüsen. In den Tests werden die Teile unterschiedlichsten Belastungen unterzogen, während der Jetfoiler durch das Wasser gleitet. Auch den Vibrationen des Motors müssen sie dabei standhalten. Einige Teile sind sehr groß und gehen über die Abmessungen der Druckplattform des Figure 4 hinaus. KAI Concepts druckt die Komponenten in mehreren Teilen mit Öffnungen für Einsätze oder Führungslöcher für Kunststoffgewindeschrauben, damit die Teile später montiert werden können. Dieser Ansatz hat sich im Hinblick auf Funktionalität und Haltbarkeit als sehr erfolgreich erwiesen.

„Die Vorlaufzeit, bis wir ein Teil in den Händen halten, ist nun kürzer. Wir haben auch festgestellt, dass die Lebensdauer der Teile länger ist. So können wir sie immer wieder verwenden“, sagt Calder. „Die Materialkenntnis von 3D Systems hilft uns wirklich sehr dabei, bessere Bauteile herzustellen.“

KAI Concepts hat die Erfahrung gemacht, dass die Vorteile des Figure 4 problemlos genutzt werden können, und bezeichnet den erstmaligen Einsatz des Figure 4 als ein Schlüsselerlebnis. Dank des gelegentlichen Einsatzes der Software 3D Sprint^® von 3D Systems, mit der Dateien vor dem Versenden zum Druck schnell repariert werden können, war es laut Calder sehr einfach, den Figure 4 kennenzulernen und zu nutzen.

„Der Übergang verlief völlig problemlos“, sagt er. „Wir profitieren definitiv davon, dass 3D Systems Wert auf die Materialien legt. So können wir anderen Unternehmen zeigen, was wir erreichen konnten. Und wir bleiben innovativ und können die Grenzen weiter hinausschieben.“