FreeD Printing ist ein multidirektionales, roboterbasiertes Modellierungsverfahren für additive Fertigungsprozesse. Dadurch werden die Konstruktionsfreiheit erweitert, die Fertigungskosten gesenkt und der ressourcenschonende 3D-Druck ermöglicht.

Die technologischen Produktionsmöglichkeiten additiver Fertigungstechniken, die synonym auch als 3D-Druck bezeichnet werden, wirken verstärkt als Innovations-treiber für moderne Produktionsprozesse, sodass Unternehmen zunehmend den Einsatz von 3D-Druck anstreben. FreeD Printing ist eine innovative Modellierungstechnologie, die völlig neue Produktionsmöglichkeiten für additive Fertigungsverfahren erlaubt.

Aufgrund der Prozessprinzipien und der mit drei linearen Bewegungsachsen limitierten Freiheitsgrade beschränken sich nahezu alle etablierten 3-Druck-Fertigungssysteme auf ein einheitliches Modellierungsmuster. Dabei erfolgt der Modellierungsaufbau mit Schichten, die ebene Flächen und horizontal ausgerichtet sind. Die ebenen, horizontalen Schichten werden von der ebenen Modellplattform ausgehend von unten nach oben entlang einer Richtung, also unidirektional, aufeinander gefügt.

FreeD Printing ermöglicht die Nutzung eines Roboters für den Modellaufbau mit variabel gekrümmten Schichten in mehreren wählbaren Richtungen, also multidirektional (siehe Abb. 1).

Die drei wesentlichen Vorteile des patentierten Modellierungsverfahrens sind (siehe Abb. 2):

• Vermeidung von Stützstrukturen und dadurch die Einsparung von Fertigungszeit und -ressourcen
• Modellierung auf frei geformte Oberflächen und dadurch die Möglichkeit für neue Anwendungsgebiete
• Modellierung mit verschiedenen Schichtausrichtungen in einem Bauteil zur Verbesserung der Festigkeit und der Oberflächenqualität

Die technologischen Modellierungsfunktionen bieten wirtschaftliche Vorteile für Anwender und völlig neue Fertigungsmöglichkeiten. Die Modellierung mit frei geformten Schichten erweitert die Konstruktionsfreiheit additiver Fertigungstechnik und es können auch komplexe Bauteilformen, ohne bisher erforderliche Stützstrukturen, gefertigt werden. Dadurch können im Fertigungsprozess Material, Energie und Zeit eingespart und damit die Produktionskosten gesenkt werden. Mit dem Auftrag auf vorhandene Oberflächen werden neue Anwendungsgebiete ermöglicht, wie die Reparatur von Bauteilen oder der Auftrag von Verschleißschutzschichten. Mit der Kombination verschiedener Schichtausrichtungen in einem Bauteil können die Festigkeit und die Oberflächenqualität optimiert werden, um Fertigungsmaterial und Gewicht einzusparen.

Die FreeD Printing GmbH entwickelt für diesen multidirektionalen 3D-Druckprozess kundenindividuelle modulare Fertigungssysteme als Systemlösungen. Basierend auf den Anforderungen des Kunden an das herzustellende Bauteil, werden einzelne Module aus den drei Kategorien Prozesstechnik, Anlagentechnik und Planungssoftware zu einer Fertigungssystemlösung zusammengestellt. Mit der Entwicklung neuer Systemmodule werden der Modulbaukasten und das Anwendungsspektrum kontinuierlich erweitert, sodass z. B. der verfügbare Bauraum an die Robotergröße skaliert werden kann und dass ausgehend von dem kunststoffbasierten Materialextrusionsprozess auch weitere, wie bspw. metallbasierte Prozesse, angewendet werden können. FreeD Printing differenziert sich zum Wettbewerb durch die patentierte Technologie mit den innovativen Modellierungsfunktionen sowie das Angebot individueller, modularer Systemlösungen für die mehrdirektionale additive Fertigung. Der Markteintritt ist mit den ersten fertig entwickelten Systemmodulen als Minimum Viable Product geplant.

Die Gründer, Dr.-Ing. Dipl.-Inf. Benjamin Johnen und Dipl.-Ing. Michael Rieger, entwickelten die Grundlagen der Technologie an der Ruhr-Universität Bochum. In zwei Forschungstransferprojekten wurde als erster Meilenstein der Proof of Concept nachgewiesen und ein roboterbasiertes additives Fertigungssystem als Demonstrator aufgebaut. Die beiden Gründer vereinen durch ihre Ausbildung die technischen Expertisen der Informatik und des Maschinenbaus zur Entwicklung der Technologie. Das Team soll aber alsbald um Softwareentwickler und einen kaufmännischen Geschäftsführer erweitert werden.

Da für die neue FreeD Printing Technologie im Markt der additiven Fertigungssysteme keine typischen Referenzanwendungen bestehen, sind vor dem Markteintritt strategisch erste Anwender in verschiedenen Bereichen zu identifizieren, für deren Fertigungsaufgaben der Einsatz herkömmlicher 3D-Druck Verfahren technisch nicht möglich oder wirtschaftlich ist. Für diese Unternehmen ist der USP von FreeD Printing entscheidend, da die neue Technologie bestimmte Produktionsanwendungen erst ermöglicht und allgemein den Ressourcenaufwand von 3D-Druck reduziert. Typische Anwendungsfelder für die Technologie sind, wie für andere additive Fertigungsverfahren auch, individualisierte Bauteilformen im Sondermaschinen- oder Prototypenbau mit kleinen Stückzahlen in verschiedenen Industriesektoren wie der Luft- und Raumfahrt-, der Automobilzuliefererindustrie oder der Medizintechnik (bspw. medizinische Hilfsmittel wie Prothesen o.ä.).

Seit der Unternehmensgründung im Oktober 2020 wird, im Rahmen eines bewilligten Förderprojektes des Programms Green Start-up von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt, der Proof of Market anhand konkreter industrieller Anwendungsfälle erarbeitet. Auf internationalen Fachmessen wurde der Kontakt zu innovationsaffinen Early Adoptern als Partnern geknüpft, mit denen der Markteintritt mit Referenzanwendungen ausgearbeitet und vorbereitet wird. Weiterhin sucht FreeD Printing weitere Anwendungspartner, um die Vorteile von FreeD Printing quantifizieren und nachweisen zu können.

Um über ein Netzwerk erste potentielle Kunden zu erreichen und den Kapitalbedarf zur Vorbereitung des Markteintritts und der Erweiterung des Teams zu decken plant FreeD Printing die Unterstützung durch einen passenden Business Angel oder strategischen Investor.

Ansprechpartner
Michael Rieger

FreeD Printing GmbH

Technologie

• Additive Fertigungstechnik
• Robotik

Innovation / USP

• multidirektionale Modellierung mit innovativen Modellierungsfunktionen

Zielmärkte

• Medizintechnik
• Automobilindustrie
• Maschinenbau

www.freedprinting.de

Abbildung 1: Multidirektionale Modellierung von Bauteilüberhängen ohne Stützstrukturen mit FreeD Printing.
Abbildung 2: Die drei FreeD Printing Modellierungsfunktionen.