Haply : Rapid Prototyping mit dem Fuse 1 | FormLabs
In diesem Beitrag erfahren wir, wie Haply verschiedene 3D-Drucktechnologien eingesetzt hat und warum sich das Unternehmen für einen Fuse 1 entschieden hat.
Durch die Verbindung von Informatik und Ingenieurwesen verändert die Robotik die Gesundheitsbranche grundlegend. Roboter werden mittlerweile für Aufgaben eingesetzt, die von der Desinfektion von Patientenzimmern bis hin zur Unterstützung in Laboren reichen. In der Chirurgie, wo Präzision von entscheidender Bedeutung ist, hat die Robotik das Potenzial, medizinische Fehler zu reduzieren, die in Nordamerika jährlich für mehr als 400.000 Todesfälle verantwortlich sind.
Haply , ein 2018 gegründetes Unternehmen mit Sitz in Montreal, entwickelt Robotersysteme, die Chirurgen dabei helfen, Eingriffe zu perfektionieren, bevor sie den Operationssaal betreten. Die Flaggschiff-Konsole mit Force-Feedback, die oft als „PlayStation für Chirurgen“ bezeichnet wird , ermöglicht es medizinischem Fachpersonal, über 260 chirurgische Eingriffe in realistischen Virtual- und Augmented-Reality-Umgebungen zu üben, was dazu beiträgt, die Operationsergebnisse zu verbessern und das Risiko für die Patienten zu verringern.
Um die Produktentwicklung zu beschleunigen, Haply den 3D-Druck ins eigene Haus Haply und nutzt nun die Drucktechnologien FDM, SLA und SLS für das Rapid Prototyping. In diesem Artikel wird erläutert, wie die verschiedenen Druckverfahren den Entwicklungsprozess des Unternehmens unterstützt haben und warum man sich für den Formlabs Fuse 1 entschieden hat.
Beginn der Zusammenarbeit bei der Entwicklung von Beatmungsgeräten für COVID-19
Felix Desourdy, Leiter des Bereichs Maschinenbau bei Haply , lernte die Mitbegründer Colin Gallacher und Steve Ding 2018 kennen, als er am National Research Council of Canada an einer haptischen Chirurgiesimulation arbeitete. Ihr gemeinsames Interesse an schneller Produktiteration bildete die Grundlage für den Entwicklungsansatz Haply.
Als ein großes staatliches Kooperationsprojekt während der COVID-19-Pandemie ausgesetzt wurde, nahm das Team an der „CODE LiFE Ventilator Challenge“ teil, einem internationalen Wettbewerb zur Entwicklung eines kostengünstigen und einfach zu bauenden Beatmungsgeräts.
Unter mehr als 2.600 Einsendungen aus 94 Ländern wurde das Beatmungsgerät Haply aufgrund seiner Einfachheit, Erschwinglichkeit und der einfachen Einweisung als Siegerentwurf ausgewählt.
Colin Gallacher bezeichnete die Herausforderung als eine der lohnendsten Erfahrungen für das Unternehmen und betonte dessen Bestreben, den Zugang zu lebensrettender Medizintechnik weltweit zu verbessern.
Das Team nutzte den Formlabs Form 3-Drucker mit „Tough Resin“, um funktionsfähige Komponenten für Beatmungsgeräte herzustellen. Dank des hauseigenen Druckers konnten sie während der Pandemie schnell Iterationen durchführen und Teile in Serienqualität fertigen.
Desourdy erklärte, dass „Tough Resin“ ideal sei, da es nach dem Bohren und dem Einbau von Armaturen dicht verschlossen werden könne, ohne dass es zu Undichtigkeiten komme, und gleichzeitig ähnliche Materialeigenschaften wie ABS-Kunststoff aufweise.
Der Artikel enthält außerdem einen Link zu weiteren Informationen über die „CODE LiFE Ventilator Challenge“.
Rapid Prototyping für das perfekte Design
Nach Abschluss des Beatmungsgeräteprojekts Haply sich Haply auf die Entwicklung fortschrittlicher haptischer Geräte für die chirurgische Simulation.
Das Rapid Prototyping entwickelte sich zu einem der größten Vorteile des Unternehmens. Mithilfe von Desktop-3D-Druckern konnten die Ingenieure mehrere Versionen desselben Bauteils drucken, bis die ideale Ergonomie und Geometrie erreicht war.
Laut Desourdy geht es bei der modernen Produktentwicklung darum, einen Prototyp nach dem anderen zu entwickeln, bis das perfekte Design gefunden ist.
Anfangs Haply aufgrund der geringen Kosten und der hohen Druckgeschwindigkeit auf kostengünstige FDM-Drucker. Mit der Weiterentwicklung der Produkte stieg der Bedarf an hochwertigeren Prototypen, weshalb das Unternehmen in SLA-Drucker von Formlabs investierte, zunächst in den Form 2 und später in den Form 3.
Da die Geräte direkt mit den Händen der Chirurgen interagieren, erforderte das Erreichen des richtigen Gleichgewichts zwischen Komfort, Steifigkeit und Geometrie kontinuierliche Tests und Weiterentwicklungen.
Desourdy erklärte, dass die Geometrie erst optimiert werden sollte, bevor man die Werkstoffe wechselt, da die Konstruktion den größten Einfluss auf die Steifigkeit und die Leistungsfähigkeit habe.
Prototyping von Endverbraucherteilen mit dem Fuse 1
Im Laufe der Entwicklung Haply den SLS-Drucker „Formlabs Fuse 1“ Haply , um Nylonteile herzustellen, deren Qualität der endgültigen Serienqualität deutlich näher kam.
Bisher mussten Nylon-Prototypen extern in Auftrag gegeben werden, was zu Verzögerungen und Qualitätsschwankungen führte. Mit dem Fuse 1 im eigenen Haus konnten die Ingenieure nun innerhalb von zwei Tagen stabilere Funktionsprototypen herstellen, anstatt fast eine Woche warten zu müssen.
Da das Team den Drucker selbst bediente, konnte es zudem eine größere Einheitlichkeit bei den Toleranzen, den Materialien und der Gesamtqualität erzielen.
Desourdy erklärte, dass Outsourcing bedeute, die Kontrolle über die Druckausrichtung, die Maschinenkalibrierung und die Materialqualität abzugeben.
Er wies außerdem darauf hin, dass sich der Fuse 1 aufgrund seiner kompakten Bauweise besonders für ein wachsendes Start-up-Unternehmen eignet, vor allem im Vergleich zu wesentlich größeren industriellen SLS-Systemen.
Jessica Henry, Product Owner bei Haply , fügte hinzu, dass der Fuse 1 die Entwicklung optimiert habe, da bereits kleinste Designänderungen die Leistung des Roboterarms erheblich verbessern könnten.
Der Drucker ermöglichte zudem die Herstellung mehrerer Teile in einem einzigen Druckzyklus, was die Produktivität erheblich steigerte.
Ein weiterer großer Vorteil des SLS-Drucks bestand darin, dass keine Stützstrukturen erforderlich waren.
Im Gegensatz zum FDM- oder SLA-Druck, bei dem eine Oberfläche zugunsten von Stützstrukturen geopfert wird, ermöglicht der Fuse 1 den Druck von Teilen in beliebiger Ausrichtung unter Beibehaltung feiner Details.
Desourdy erklärte, dass dies seine Designphilosophie verändert habe und es ihm nun ermögliche, sich auf die technische Umsetzung zu konzentrieren, anstatt sich Gedanken über die Einschränkungen beim Druck zu machen.
Das Team begann zudem, sich mit Lackier- und Färbetechniken zu beschäftigen, um serienreife Prototypen zu entwickeln.
Erfahren Sie mehr über Fuse 1
Obwohl der Fuse 1 ursprünglich für die Prototypenentwicklung angeschafft wurde, plant Haply , ihn auch für die Kleinserienfertigung einzusetzen.
Desourdy ist der Ansicht, dass sich der Drucker nicht nur für die Herstellung von Prototypen, sondern auch für die Fertigung von Endprodukten eignet.
Jessica Henry fügte hinzu, dass die eigene Fertigung eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Produkte ermögliche, da Komponenten jederzeit aktualisiert oder verbessert werden könnten.
Der Artikel beleuchtet zudem, wie andere Unternehmen aus dem Gesundheitswesen den Fuse 1 zur Herstellung von Medizinprodukten, Prothesen und patientenspezifischen Gesundheitslösungen einsetzen.
Ein Kunde merkte an, dass industrielle SLS-Drucker für kleine Unternehmen bisher zu teuer waren, der Fuse 1 diese Technologie nun aber endlich erschwinglich gemacht habe.
Der Artikel schließt mit einem Link, über den man mehr über den Formlabs Fuse 1 erfahren kann, und verweist auf den Originalartikel auf Formlabs.
Auszug
Die als „PlayStation für Chirurgen“ bezeichnete Haply Konsole Haply Kraftrückkopplungssystem ermöglicht es Chirurgen, Operationen vor der Durchführung zu simulieren, um so das Risiko für die Patienten zu verringern und die Operationszeiten zu verkürzen.
