Optimierte Fertigungsverfahren: New Balance nutzt Ultraschall-Siebung zur Optimierung der Herstellung seiner 3D-gedruckten Zwischensohlen für Schuhe

Der Sportartikelhersteller New Balance verwendet Ultraschallgeräte und Siebe (Ultraschall-Siebung), um einen hohen Pulverdurchsatz für Zwischensohlen aus dem 3D-Drucker zu erreichen. Im Jahr 2013 stieg das Unternehmen in den 3D-Druck von Schuhen und Bestandteilen davon ein. Mit dem Vibrasonic Deblinding System von RUSSELL Finex konnten jetzt wichtige Prozessschritte von mehreren Stunden auf bis zu 10 Minuten reduziert werden.

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Vor zwei Jahren startete die Zusammenarbeit von New Balance und 3D Systems mit dem Ziel einen High-Performance-Laufschuh in limitierter Auflage und mit einer 3D-gedruckten Zwischensohle auf den Markt zu bringen. Als Druckmaterial wurde das elastometrische Pulver DuraForm Flex TPU eingesetzt. Letztes Jahr wurden 44 Paare des New Balance Zante Generate, des ersten kommerziellen Laufschuhs aus dem 3D-Drucker angeboten (wir berichteten).

Die Fertigung eines Schuhs dauert normalerweise mehrere Stunden, wobei traditionelle Materialien wie ein technisches Meshmaterial verwendet werden und die Zwischensohle per 3D-Drucker hergestellt wird. Beim 3D-Druck kommt das selektive Lasersinterverfahren SLS zum Einsatz. Die Zwischensohle besteht aus einer internen Wabenstruktur und sobald der Druck abgeschlossen wurde, erfolgt die Entfernung aus dem Pulverbett zur Reinigung und Nachbearbeitung. Im Anschluss werden sie zur Veredelung und Montage an das Produktionswerk in Boston gesendet.

Herstellung einer Mittelsohle mit 3D-Drucker
Mit Hilfe von Ultraschal-Siebung wurde die Herstellung der Mittelsohle für den 3D-gedruckten New Balance Schuh weiter optimiert (Bild © AZO Materials/RUSSELL Finex).

Beim SLS-Prozess wird das Pulver per Laser in feste Querschnitte umgewandelt und das verwendete Pulver war Thema einer aktuellen Fallstudie. In der Anfangsphase der Herstellung des New Balance Zante Generate startete das Labor des Herstellers mit der Verarbeitung von Kleinserien. Nach der Entscheidung den Prozess auf die nächste Stufe zu heben, der Kommerzialisierung im großen Maßstab, forderte New Balance den Experten für feinmaschige Separationstechnologie, Russell Finex, dazu auf einen effizienteren Weg zu finden, den Pulverdurchsatz zu erhöhen und die Fließfähigkeit seiner Prototypen zu verbessern.

Die Lösung bestand in einem Sieben des 3D-Druckpulvers mit Einsatz der Ultraschall-Siebtechnik von RUSSELL. Nach Konsultationen und einem Produkttest in einer spezialisierten Russell Finex Testanlage erwarb New Balance ein Russell Compact Sieb und ein Vibrasonic Deblinding System (siehe Video unten). Das vielseitige, leistungsstarke Sieb ist ein Industriesieb und besitzt die halbe Höhe eines klassischen Siebs.

„To put in numerical terms, to sieve 20 kg of material using the OEM provided equipment would take approximately eight hours,” beschreibt Dr. Daniel Dempsey, Additive Manufacturing Engineer bei New Balance, das Herstellungsverfahren, laut einem Artikel von AZO Materials. “With the [Russell Finex] sieve plus Vibrasonic, I can do the same amount in roughly ten minutes.“

Die integrierte Vollgummifederung minimiert die Lautstärke auf 70 Dezibel und verkürzt die Reinigungszeit. Das Sieb ist ohne Werkzeug demontierbar, was den Bediener leicht auf die Maschinensiebe zugreifen lässt, wodurch New Balance die Reinheit und den Durchsatz des verarbeiteten 3D-Druckpulvers sicherstellen kann.

Das Ultraschallgerät Vibrasonic Deblinding System sorgt für eine Aufrechterhaltung der Durchsatzraten, steigert die Lebensdauer der Siebe und vermindert den Verlust von Pulvermaterialien. Mit dem Sieb und Vibrasonic können 20 Kilogramm Material in zehn Minuten verarbeiten, während das Sieben der gleichen Materialmenge mit traditioneller Technik rund acht Stunden beansprucht.

Das Vibrasonic System gewährleistet eine dauerhafte und optimale Leistung des Geräts, so dass es die empfindlichen schwierigen Pulver für die Zwischensohlen der New Balance Zante Generate Laufschuhe schnell verarbeiten kann.

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