Maßgeschneiderte Snowboard-Bindungen im 3D-Druck

Im Bereich der Sportausrüstungen mit den Entwicklungen Schritt zu halten ist für viele Hersteller herausfordernd. Wie zwei Designer von Slicelab und f=f Design Studios ihre Leidenschaft für das Snowboarden und die Technologie und das Design hinter der Snowboard-Ausrüstung selbst in die Hand genommen haben, um mit Hilfe der additiven Fertigung eine anpassbare 3D-Druck Lösung zu entwickeln, erfahren Sie in unserer Fallstudie.

Snowboard-Bindungen im 3D-Druck erweitern die Designmöglichkeiten

Die Welt der Sportausrüstungen entwickelt sich ständig weiter. Dabei sind technologische Verbesserungen der Schlüssel zur Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit, aber oft haben Hersteller Mühe, mit den geänderten Kundenanforderungen Schritt zu halten. Das hat zwei Designer, die die Leidenschaft für das Snowboarden und die Technologie und das Design hinter der Snowboardausrüstung teilen, dazu bewogen eine anpassbare, 3D-gedruckte Lösung zu entwickeln. Die Designer von Slicelab und f=f Design Studios haben sich dabei mit den Teams von Stratasys Origin One und Henkel Loctite zusammengetan. Ziel war den „High Back“, einen integralen Bestandteil von Snowboard-Bindungen neu zu gestalten.

Ein Snowboard High Back ist der Teil der Bindung, der nach oben ragt und die untere Wade des Fahrers stützt. Er hilft dem Fahrer, das Snowboard zu steuern, indem er ihn als Hebel benutzt, um den Winkel des Snowboards zu verändern. Je besser das Design des High Back ist, desto mehr Kontrolle hat der Fahrer.

Das Designteam entschied sich für die Stratasys Origin One, weil sie lange Stege und steile Überhangwinkel ohne Qualitätseinbußen drucken kann. Darüber hinaus produziert sie zuverlässig Bauteile, die von Spritzgussteilen nicht zu unterscheiden sind. Ein weiteres wichtiges Kriterium, das die sehr gute Druckqualität unterstützt, ist die umfangreiche Materialvielfalt der Origin One. Alle diese Eigenschaften stellen sicher, dass der Druck erfolgreich und zudem wirtschaftlich in Bezug auf den Material- und Energieeinsatz ist. Das Team von Origin One unterstützte die Designer bei der Fehlersuche in Design-Iterationen, bei der Sicherstellung eines perfekten Drucks und bei der Auswahl des richtigen Materials: Die Wahl fiel auf das hochschlagfeste, flexible und ästhetische IND 3172 von Henkel Loctite.

Technologie spielt bei Wintersport-Geräten eine große Rolle

Es gibt derzeit kein Angebot für maßgeschneiderte Snowboard-Bindungen auf dem Markt. Die beste Möglichkeit ist es, unterschiedliche Versionen von verschiedenen Firmen zu kaufen und auszuprobieren, was für den jeweiligen Snowboarder am besten funktioniert. Die Zusammenarbeit von Slicelab, f=f Design Studios, Stratasys und Henkel entstand aus der Vorstellung der Designer von austauschbaren High Backs heraus, die dem einzelnen Fahrer mehr Kontrolle über sein Snowboard geben und schnell ausgetauscht werden können.

„Als langjähriger Snowboarder und Einwohner von Colorado ist mir aufgefallen, wie sehr die Technologie im Wintersport eine Rolle spielt, was Haltbarkeit, Leistung und vor allem Komfort und Bequemlichkeit angeht. Wir begannen mit der Entwicklung eines Konzeptentwurfs und der Idee, individuelle Ausrüstungsgegenstände auszutauschen, die auf die Vorlieben des Fahrers und die sich ständig ändernden Wetterbedingungen zugeschnitten sind. Beispielsweise die Verwendung von Low-Light-Brillen gegenüber Brillen mit vollständig reflektierender Verdunkelung, je nachdem, was die Wettervorhersage vor der Abfahrt anzeigt“, sagt Diego Taccioli, Mitbegründer und Designer bei Slicelab.

Die Herausforderung: mehr Optionen, weniger Volumen

Der Wunsch des Slicelab-Gründers Diego Taccioli, am selben Tag Abfahrten zu fahren und anschließend den Terrain Park zu besuchen, um Sprünge oder Tricks zu üben führte zum Entwurf des individuellen Snowboard High Backs. Seine Vorlieben und körperliche Statur wurden genutzt, um das High Back so gestalten, dass es den bei der 3D-Modellierung mit FEA-Tools ermittelten Faktoren Gewicht, Stärke, Aufprall und Flexibilität entsprach.

Eine interne Gitterstruktur ermöglichte eine variable Flexibilität des gesamten Teils, die mit Spritzguss, der üblichen Herstellungsmethode für Snowboard-Bindungskomponenten, nicht möglich gewesen wäre. Für ein erfolgreiches Ergebnis der Snowboard-Bindungen kam nur der 3D-Druck in Frage – und dieser Drucker musste mit einem Hochleistungsmaterial kompatibel sein, das den extremen Stößen und Biegungen standhalten konnte. Der Drucker musste zudem in der Lage sein, einen großen Druck mit erheblichen architektonischen Herausforderungen zu bewältigen – ein legitimer „Torture Test“ für jede Fertigungstechnologie. Die letzte Bedingung: Das High Back sollte bis zur nächsten Woche fertig sein, in der Taccioli snowboarden gehen wollte.

„Stomp the landing“ mit der Stratasys Origin One und Henkel Loctite

Der innovative Plan des gitterartigen High Backs sorgte dafür, dass das endgültige Design superleicht blieb und gab eine extreme Kontrolle darüber, welche Bereiche sich biegen konnten und welche während der Nutzung des Produkts starr bleiben sollten. Slicelab und f=f verstärkten dann die am stärksten beanspruchten Bereiche, indem sie ein Modell der Rocky Mountains in Colorado über die ansonsten glatte Rückseite bauten, dies sorgte für die nötige Festigkeit und eine individuelle Ästhetik.

Die Stratasys Origin One, ein präziser Hochgeschwindigkeits-Produktionsdrucker, nutzt die Programmable PhotoPolymerization Technologie (P3™), die eine unglaubliche Genauigkeit und Haltbarkeit ermöglicht und gleichzeitig die Druckzeit beschleunigt. Diese überlegenen Fähigkeiten ermöglichten große Überhänge und Brücken, die mit anderen 3D-Druckern nicht möglich gewesen wären, ohne dass es zu Fehlern oder Defekten kommt. Das gesamte Teil wurde mit nur einem Stützmaterial gedruckt, um das Aussehen und die Haptik zu erhalten und gleichzeitig Material zu sparen. Das gesamte Projekt konnte in weniger als vierzehn Stunden von der CAD-Datei bis zur Montage und letztendlich zum Snowboard-Fahren fertiggestellt werden.

Das High Back wurde mit einem Material bedruckt, das auf Schlagzähigkeit und Widerstandsfähigkeit ausgelegt ist. Die Oberflächenbeschaffenheit ist direkt aus dem Drucker sehr gut und lässt sich zudem schleifen und polieren. Das Material Henkel Loctite IND 3172 ermöglicht eine Bruchdehnung von 100% und ist für 1400 MPa ausgelegt. Dadurch wurde sichergestellt, dass das Teil während des Gebrauchs nicht reißt oder sich verzieht, ein wesentliches Element für die Sicherheit des Fahrers und den Gesamterfolg des Produkts.

Und was ist mit den Kosten?

Die Ergebnisse des 3D-Drucks waren in finanzieller Hinsicht vergleichbar mit denen des Spritzgusses. Jedoch sprachen mehrere Vorteile für den 3D-Druck, nicht nur die Wirtschaftlichkeit des Produkts. Die Möglichkeit, ein Produkt in weniger als einem Tag vom Entwurf bis zur Fertigstellung herzustellen, kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Ein entscheidender Punkt war zudem der Wegfall von Transportzeiten und -kosten – die Origin One ist klein genug, sie in einem Büro aufzustellen. Und anstatt die Teile in Fremdfirmen oder im Ausland produzieren zu lassen, konnte das Projekt vor Ort realisiert werden.

„Als langjähriger Snowboarder und Einwohner von Colorado ist mir aufgefallen, wie sehr die Technologie im Wintersport eine Rolle spielt, was Haltbarkeit, Leistung und vor allem Komfort und Bequemlichkeit angeht.

Diego Taccioli, Gründer und Designer bei Slicelab

Während handelsübliche Snowboardbindungen derzeit im Spritzgussverfahren hergestellt werden, ermöglichte der 3D-Druck dieses Bindungsteils ein geringeres Gewicht mit einer Einsparung von 57,96 Gramm Material, größere Kontrolle durch den Fahrer und eine bessere Unterstützung dort, wo der Fahrer sie benötigt. Der umfassende – und wachsende – Materialkatalog der Origin One ermöglichte auch die Verwendung des optimalen Materials für die Aufgabe, und die starke Partnerschaft zwischen Stratasys und Henkel Loctite ermöglichte eine erstklassige Unterstützung der Designer während des gesamten Prozesses.

Der eigentliche Test?

Das Skigebiet Breckenridge in Colorado. Taccioli konnte seine Snowboard-Pläne schmieden und die High Backs auf mehreren Strecken ausprobieren; sie funktionierten genau wie gewünscht.

„Mit dem heutigen Stand der additiven Fertigung kann man vorhersagen, dass in Zukunft weniger Hardwarekomponenten oder Größenanpassungsfunktionen in die Produkte eingebaut werden müssen“, sagt Taccioli. „Die Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften des Materials in eine parametrische Software einzugeben, ermöglicht es uns, mit wenigen Eingaben eine Geometrie zu erzeugen, die den gewünschten Leistungsunterschied ausgleicht, egal ob es sich um einen lockeren Fahrtag oder einen intensiven Powdertag handelt.“

Machen Sie mit der Stratasys Origin One das Unmögliche möglich, wir beraten Sie gerne.