Technischer Fortschritt erfordert Mut - das hat BRIGHT in einem anspruchsvollen Projekt für einen führenden Automobilhersteller bewiesen. Das Unternehmen realisierte die innovative Lösung mittels Präzisions-Mikro-Stereolithografie von Boston Micro Fabrication (BMF). Partner AM Pioneers druckt in Esslingen auf einem microArch S240 3D-Drucker mit 10µm Auflösung hochpräzise Steckerplatten für Steckverbinder aus stabilem Kunstharz.
Als Entwicklungspartner für die Mobilitätsbranche bietet BRIGHT, unter anderem mit Standorten in Böblingen und München, ein breites Spektrum an Produkten und Dienstleistungen zur Unterstützung der branchenüblichen Prüfprozesse. Das innovative Team von mehr als 100 Mitarbeitern ist Entwicklungspartner im Mobilitätssektor - von der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Bahntechnik bis hin zu Land- und Baumaschinen. Peter Hautke, General Manager Sales and Operations E/E, erhielt im Jahr 2024 eine Anfrage für Prüfgeräte für die Steuergeräte einer neuen Fahrzeuggeneration.
Kontrolle des elektronischen Nervensystems
Steuergeräte bilden das intelligente Nervensystem moderner Automobile. Sie steuern Zündung und Kraftstoffeinspritzung ebenso wie Klimaautomatik, Sicherheits- und Fahrerassistenzsysteme. Die vernetzten Geräte empfangen Signale von Sensoren und setzen Aktoren in Bewegung - die kleinste Fehlfunktion kann katastrophale Folgen haben. Bevor neue Fahrzeugmodelle in Serie gehen, wollen Entwickler und Qualitätssicherer genau wissen, wie die verschiedenen Steuergeräte mit dem Serienkabelbaum tatsächlich funktionieren", berichtet Peter Hautke. Um die Messtechnik hinter den Steuergeräten zu verbinden, wird ein Y-förmiges Adapterkabel eingesetzt. BRIGHT wurde damit beauftragt, dieses zu entwickeln und zu liefern. Den Stecker und die Buchse zwischen Steuergerät und Serienkabel können wir kaufen", sagt Hautke, "die Schwierigkeit liegt in den Steckern an der Abzweigung für die Messtechnik.
Die Lösung bestand darin, die herkömmliche Buchse zu scannen, das 3D-Modell neu zu entwerfen und es dann in 3D zu drucken. Allerdings muss die Steckerplatte im Inneren rund 100 goldbeschichtete Stifte mit sehr engen Form- und Lagetoleranzen aufnehmen - sonst würden einzelne Stifte abreißen. Ein zuverlässiger 3D-Druck der 18 benötigten Varianten in Serien von 150 Stück war mit den geforderten Toleranzen nicht möglich", sagt Peter Hautke. Aber wir waren zuversichtlich, dass unser Partner AM Pioneers das Problem mit einem neuen 3D-Druckverfahren lösen konnte.
Projektionsmikro-Stereolithographie von BMF
Seit 2021 unterstützt die AM Pioneers GmbH in Esslingen produzierende Unternehmen bei der Umsetzung verschiedener 3D-Drucktechnologien - mit 3D-Scans, als Dienstleister für Engineering und Fertigung sowie als Reseller von Drucksystemen. Dabei konzentriert sich das Unternehmen auf führende Hersteller wie Desktop Metal, 3DCeram und Boston Micro Fabrication (BMF) für die Mikrofabrikation. Die Projection Micro Stereolithography (PμSL) von BMF verbessert die digitale Lichtverarbeitung für Anwendungen im Mikrobereich. Die Drucksysteme enthalten hochpräzise Optiken zur Fokussierung der Pixelgröße im Projektor auf 25μm, 10μm oder 2μm, je nach Druckerserie. Die Lineartechnik der 3D-Drucker ist ebenfalls auf geringste Toleranzen ausgelegt. AM Pioneers ist seit 2023 im Besitz eines microArch S240 von BMF. Mit einer Auflösung von 10µm und einem Bauvolumen von 100 x 100 x 75 Millimetern eignet er sich für Prototypen und die Serienfertigung von Mikrobauteilen in Endqualität. Der S240 kombiniert hohe Genauigkeit und Präzision mit der für unsere Projekte entscheidenden Reproduzierbarkeit", erklärt Frederik Nußbaumer, Vertriebsleiter bei AM Pioneers. Wir waren uns sicher, dass wir damit die Steckerplatten innerhalb der vorgegebenen Toleranzen von 20 µm drucken können.
Proof of Concept
Jetzt musste BRIGHT nur noch den skeptischen Kunden überzeugen. Gemeinsam mit AM Pioneers ging man das Risiko ein und lieferte kostenlose Musterteile, die alle Anforderungen erfüllten. Durch die Präsentation der zugrundeliegenden Technologie und zusätzlicher Referenzteile konnten sie den Automobilhersteller überzeugen, der nun von erheblichen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Fertigungsmethoden profitieren kann. Der vollständige Wegfall der Werkzeugkosten für den Spritzgussprozess, die Zeitersparnis und die deutlich höhere Flexibilität für spätere Änderungen und Verbesserungen sind wichtige Faktoren", erklärt Peter Hautke. Noch bedeutender ist jedoch der Sicherheitsgewinn durch die umfangreiche Erprobung der kritischen Steuerungstechnik.
Effiziente Kleinserien- und Variantenfertigung
Bis Mitte nächsten Jahres dürfen die Partner nun 18 Varianten des Steckers in Kleinserien von 150 Stück, also insgesamt 2.700 Bauteile, auf dem 3D-Drucker herstellen und mit den Kabelsätzen ausliefern. Wir können 20 Teile in einer Aufspannung produzieren", berichtet Frederik Nußbaumer. Dabei profitieren wir von der hohen Prozessstabilität der Maschine, die wir problemlos über Nacht laufen lassen können. Zum Einsatz kommt dabei HTL, ein Hochleistungspolymer von BMF, das in verschiedenen Farben und auch transparent erhältlich ist. In diesem Fall fiel die Wahl auf das stabilste Material in Schwarz. Die breite Palette an verfügbaren Materialien, transparenten, biokompatiblen und besonders haltbaren Harzen sind für uns ein wichtiges Verkaufsargument", sagt Frederik Nußbaumer. Die Installation, Einweisung und Schulung der Anwender wurde von BMF in vier Tagen erledigt. Seitdem benötigt AM Pioneers nur noch gelegentlich Unterstützung durch den Hersteller: Wir sind sehr beeindruckt, wie schnell BMF auf technische Fragen antwortet", lobt Frederik Nußbaumer die Partnerschaft mit BMF.
Schlussfolgerung
AM Pioneers setzt die Maschinen wie in diesem Projekt für die Serienproduktion, die Auftragsfertigung von Prototypen und als Vorführgeräte ein. Die microArch S240 bewährt sich dank ihrer Wiederholgenauigkeit und Prozessstabilität als echtes Produktionswerkzeug", sagt Frederik Nußbaumer. Mit dem richtigen Know-how im Engineering und in der additiven Fertigung lassen sich mit ihr echte Wettbewerbsvorteile erzielen. Der erste Auftrag des Automobilherstellers wird nicht der letzte sein: Verschiedene Fahrzeugvarianten sind noch in der Entwicklung und werden ebenfalls getestet. In einem preissensiblen Umfeld arbeiten wir mit unseren Entwicklern und Partnern täglich daran, durch Kompetenz, innovative Ideen und Mut zum Risiko die besten Lösungen für unsere Kunden zu finden", so Peter Hautke abschließend. Dieser Ansatz hat sich in der Zusammenarbeit mit AM Pioneers und BMF bestens bewährt.
