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Ligna 2017: Noch mehr Sitzkomfort dank 3D-Druck

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Interview mit Tony Gauser, Institut für Holztechnologie Dresden (IHD)

19.05.2017

Noch mehr Sitzkomfort: Mittels 3D-Druck wollen Forscher des Instituts für Holztechnologie Dresden (IHD) ein integrales Federungssystem für Polstermöbel entwickeln. „Mit dem Projekt und dem angestrebten Ziel lösen wir die bisherige Grenze zwischen Unterfederung und Polsterung auf“, sagt Tony Gauser, Experte für Möbelentwicklung am IHD.

 - Frisch aus dem 3D-Drucker: Dresdner Forscher arbeiten an der generativen Fertigung von Federungssystemen für Polstermöbel.
© IHD
Frisch aus dem 3D-Drucker: Dresdner Forscher arbeiten an der generativen Fertigung von Federungssystemen für Polstermöbel.

Mit „3D-FeSy“ hat das Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) ein neues Forschungsprojekt gestartet, das die Entwicklung eines integralen Federungssystems für Polstermöbel vorsieht. Welche Ziele verfolgen Sie damit?

Hauptziel des Projekts ist es, eine technische Lösung zu entwickeln, die es den Polstermöbelherstellern ermöglicht, auf die aktuellen Trends mit Produkten zu reagieren, die einerseits der gewohnt hohen Qualität entsprechen und andererseits aber auch wirtschaftlich herstellbar sind. Das Thema der Standortsicherung ist dabei ein wichtiger Punkt. Neben den eher wirtschaftlichen Aspekten wollen wir aber auch eine neue Qualität an Sitzkomfort mit Hilfe des integralen Federsystems möglich machen. Dafür muss es gelingen, den Charakter des Sitzes von Abhängigkeiten aus dem Gestell und dessen Geometrie zu lösen. Mit der Berechnung am Computer soll zukünftig somit jeder erdenkliche Sitzcharakter abgebildet werden. Wenn Sie den Faden weiterspinnen, wäre es auch denkbar, kundenspezifische Sitzcharaktere anzubieten – und das ohne exorbitante Kosten.

Einen wichtigen Punkt möchte ich noch erwähnen: Mit dem Projekt und dem angestrebten Ziel lösen wir die bisherige Grenze zwischen Unterfederung und Polsterung auf. Das heißt, unser Federsystem soll neben der klassischen Unterfederung auch Teile der Polsterung, also auch Schaumstoffstrukturen, integrieren.

Herkömmlich werden die Unterfederungen durch Kombination verschiedener elastischer Komponenten wie Schaum, Wellfedern, Tonnenfeder usw. erzeugt. Jede Variation erfordert andere Komponenten. Bei der generativen Fertigung spielen Variationen bis zu einem gewissen Punkt eine eher untergeordnete Rolle. Klar können die Hersteller auch auf Erfahrungswerte zurückgreifen, aber das ist sehr ungenau und mit Hinblick auf den Nachwuchsmangel auch zeitlich begrenzt – aber das ist eine andere Baustelle.

Bei der Entwicklung setzen Sie auf das Fused-Filament-Fabrication-Verfahren. Was verbirgt sich dahinter?

Bei diesem 3D-Druck-Verfahren wird ein Ausgangsmaterial – als Granulat oder als drahtförmiges Filament von der Rolle – zum Druckkopf befördert, dort geschmolzen und CNC-gesteuert schichtweise abgelegt. Es ist sicher nicht das Spektakulärste der verschiedenen 3D-Druck-Verfahren, aber es ist das Verfahren mit dem größten Potential für die Polstermöbelindustrie. Die Gründe dafür sind die Vorteile der vergleichsweise einfachen Technik. Dadurch liegt einerseits die Anschaffung in einem realistischen Rahmen, das Clustern wäre wirtschaftlich absolut sinnvoll und auch die Handhabung und Bedienung kann durch das in der Branche verfügbare Fachpersonal erfolgen. Auch Weiterentwicklungen im Bereich des Druckkopfs sind adaptierbar.

 - Tony Gauser, Institut für Holztechnologie Dresden (IHD)
© IHD
Tony Gauser, Institut für Holztechnologie Dresden (IHD)

Warum eignen sich additive Fertigungsverfahren besonders für individualisierte Produkte und für die Herstellung kleiner Stückzahlen?

Zwei Dinge sind hier wesentlich. Zum einen steht die generative Fertigung immer im Zusammenhang mit einem digitalen Geometriedatenmodell, das alle relevanten Daten enthält. Damit ist es computergestützt modifizierbar und berechenbar. Folglich können individuelle Wünsche durch die Modifikationen mit digitalen Werkzeugen am Geometriedatenmodell eingearbeitet werden. Es muss in der Regel nichts vollständig neu konstruiert oder aufgebaut werden. Idealisiert könnte man auch sagen, dass die Vorteile eines Baukastensystems, das in der Branche sehr geschätzt wird, durch eine modifizierbare Komponente substituiert werden kann. Die Variation erfolgt dann lediglich in der Materialzuführung und der Geometrie.

Das ist auch der zweite wichtige Aspekt: Die bisherige Lagerhaltung für die vielen Variationen ist nicht zu unterschätzen – weder im physischen Sinne in Form von Lagerkapazitäten als auch die logistischen Aspekte. Bestellmengen, Lieferzeiten, Ersatzteile usw., jede weitere individuelle Lösung, sofern diese nicht durch den Baukasten abgedeckt werden kann, erfordern einen größeren Lagerbestand. Beim Einsatz der generativen Fertigung kann das Ausgangsmaterial kompakt gelagert werden. Die Logistik dabei ist sehr überschaubar. Im Grunde müsste nur eine definierte Mindestmenge im Lager sichergestellt werden.

Welche Hürden haben Sie in dem Forschungsprojet zu meistern – insbesondere mit Blick auf eine computergestützte Einstellung des Federungsverhaltens? Was ist darüber hinaus zu testen?

In der Tat haben wir noch einige Hürden zu bewältigen. Diese sind unter anderem die Entwicklung geeigneter Geometrie- und Materialmodelle für die Berechnung sowie Kenntnisse über die Eigenschaften gedruckter Strukturen. Die Eigenschaften des Ausgangsmaterials, die aufgrund der derzeit rapiden Neuentwicklungen oft auch nur teilweise bekannt sind, können nicht auf die Eigenschaften des gedruckten Bauteils übertragen werden. Dies liegt daran, dass durch das Druckverfahren kein homogenes Bauteil entsteht, sondern aufgrund des Schichtaufbaus ein anisotropes Material. Hier liegt auch ein wesentlicher Aufgabenbereich des Projektes.

Das IHD plant weitere Forschungsprojekte auf dem Gebiet des 3D-Drucks. Welche Pläne haben Sie in der Schublade?

Ich kann natürlich nicht alles aus der Schublade zeigen. Aber unsere Ausrichtung kann ich darlegen. 3D-Fesy ist ein Projekt aus einer Gesamtstrategie des Instituts für Holztechnologie Dresden. Ziel ist es, die Herstellung von Komponenten des Möbelbaus durch die generative Fertigung zu realisieren. Hier ist uns wichtig, stets abzuwägen, wo dies technisch aber auch wirtschaftlich sinnvoll ist. Die generative Fertigung ist in jedem Fall eine Bereicherung für die Möbelbranche und für die Polstermöbelindustrie im Besonderen.

Herr Gauser, vielen Dank für das Gespräch.

http://www.ihd-dresden.de/
http://www.ligna.de/