Anwendungs-Spotlight:3D-gedruckte Brillen

3D-Druck ist eine der neuesten technologischen Innovationen, die das Design und die Produktion von Brillen beeinflussen. Es wird verwendet, um neue Designs zu prototypieren und zunehmend Brillenkomponenten wie Fassungen und Gläser direkt zu produzieren.

Das Forschungsunternehmen SmarTech Analysis prognostiziert, dass die Gesamtgeschäftsmöglichkeit für den 3D-Druck in der Brillenindustrie im Jahr 2028 3,4 Milliarden US-Dollar erreichen wird. Das bedeutendste Segment wird die Endfertigung von Teilen sein, die wachsen wird in eine 1,9-Milliarden-Dollar-Chance.

Heute untersuchen wir die Vorteile des 3D-Drucks, treiben seine Einführung in die Brillenherstellung voran und befassen uns mit einigen Beispielen für den 3D-Druck von Brillen in Aktion.

Schauen Sie sich die anderen Anwendungen an, die in dieser Serie behandelt werden:

3D-Druck für Wärmetauscher

3D-Druck für Lager

3D-Druck für die Fahrradherstellung

3D-Druck für die digitale Zahnheilkunde und die Herstellung von Clear Alignern

3D-Druck für medizinische Implantate

3D-gedruckte Raketen und die Zukunft der Herstellung von Raumfahrzeugen

3D-Druck für die Schuhherstellung

3D-Druck für elektronische Komponenten

3D-Druck in der Bahnindustrie

3D-Druck für die Endfertigung

3D-Druck für Halterungen

3D-Druck für Turbinenteile

Wie 3D-Druck leistungsfähigere Hydraulikkomponenten ermöglicht

Wie 3D-Druck Innovationen in der Kernkraftindustrie unterstützt

Vorteile des 3D-Drucks für Brillen 

Größere Gestaltungsmöglichkeiten

3D-Druck gibt Brillendesignern mehr Freiheit bei der Kreation neuer Looks. Designer können mit neuen Formen und Texturen experimentieren, die mit traditionellen Techniken schwierig und in vielen Fällen wirtschaftlich unrentabel wären.

So hat beispielsweise Hoet Design Studio, ein belgischer High-End-Brillenhersteller, die Hoet Couture Kollektion mit Hilfe des 3D-Drucks entwickelt. Die Kollektion umfasst fünf Modelle, die im Laserschmelzverfahren hergestellt wurden. Ein vorderer Teil des Glasrahmens besteht aus Titan mit einer netzartigen geometrischen Struktur, die durch keine andere Technik als den 3D-Druck hergestellt werden könnte.

Anpassung möglich

Kunden, die eine Brille kaufen möchten, erwarten zunehmend anpassbare Optionen, die ihren Geschmack und ihre Vorlieben direkt ansprechen.

In einem typischen Szenario gehen Verbraucher zum Optiker und wählen eine Brille aus, die dann passend gemessen und markiert, wo sich die Mitte des Auges befindet. Der Optiker versendet dann die Fassungen, um sie mit den richtigen Gläsern zu versehen. Wochen später kommt der Konsument zu einer Anprobe zurück, bei der der Optiker dann die Bügel der Fassung, die Nasenstücke und auch den symmetrischen Sitz der Brille auf dem Gesicht anpasst.

Diese standardisierte Fertigung und ein einheitlicher Ansatz reicht nicht mehr aus.

Mit der Einführung digitaler Technologien wie 3D-Druck und -Scannen können Verbraucher ihr Gesicht beim ersten Besuch scannen lassen, was dann ist verwendet, um Brillen zu entwerfen, die nicht angepasst werden müssen.

Infolgedessen wird der 3D-Druck zu einer der Lösungen für das Problem einer schlecht sitzenden Brille, die herunterrutscht und die Augen belastet.

Gleichzeitig ermöglicht die Technologie den Brillenherstellern, ihren Kunden mehr Möglichkeiten bei der Gestaltung des Brillengestells zu bieten. Die Optionen können verschiedene Formen, Farben und Texturen umfassen.

Größere Marktreaktionszeit

3D-Druck kann Brillenherstellern helfen, auf dem neuesten Stand der Brillentrends zu bleiben und Produkte schneller herzustellen, ohne in zusätzliche und oft sehr teure Werkzeuge investieren zu müssen.

Stile ändern sich schnell und Brillen können schnell veraltet aussehen, sodass ein Unternehmen einen großen Lagerbestand hat und seine Produktion auf neue Designs umstellen muss. Auf der anderen Seite ermöglicht der 3D-Druck zur Herstellung von Brillen Unternehmen, wendig zu bleiben und schneller als je zuvor auf Veränderungen im Stil und der Marktnachfrage zu reagieren.

Technologien und Materialien für den 3D-Druck von Brillen

Die Schlüsseltechnologie für den 3D-Druck von Brillenprodukten ist Selective Laser Sintering (SLS). SLS ist eine Pulverbett-Fusions-3D-Drucktechnologie, die einen Laserstrahl verwendet, um pulverförmiges Material, typischerweise Nylon, selektiv zu schmelzen und zu verschmelzen.

Die SLS-Technologie ist ideal für die Herstellung hochkomplexer Teile, da sie keine Stützstrukturen erfordert , im Gegensatz zu SLA (Stereolithographie) und FDM (Fused Deposition Modelling). Ungesintertes Pulver, das beim Druckprozess übrigbleibt, wird verwendet, um dem Teil zusätzliche Festigkeit und Unterstützung zu verleihen und fungiert so als seine eigene Stützstruktur.

SLS-Drucke haben jedoch normalerweise eine raue Oberflächenbeschaffenheit und erfordern zusätzliche Nachbearbeitung, um dies zu verbessern. Einige Unternehmen finden jedoch rauere Oberflächen von Vorteil.

‘Am Anfang, als wir wirklich grobe Rahmen gemacht haben, fanden einige Leute sie wirklich gut und fragten, wie wir sie gemacht haben. Manchmal hat man ein Problem und kann es als Tugend verkaufen“, sagt MONOQOOL-Gründer Allan Petersen im Interview mit 3dpbm.

Neben SLS erproben einige Unternehmen auch SLA. Diese Technologie, die auf der Verfestigung eines flüssigen Harzes mit einem Laserstrahl basiert, wird jedoch typischerweise verwendet, um Muster von Brillengestellen für den Feinguss zu erzeugen.

Metall-3D-Druck, insbesondere Selective Laser Melting (SLM), kann auch in der Brillenherstellung eingesetzt werden, ist jedoch aufgrund der hohen Material- und Prozesskosten eher begrenzt.

Beispiele für den 3D-Druck von Brillen

MONOQOOLS schraubenlose Brille 

MONOQOOL ist ein dänischer Brillenhersteller mit einem schraubenlosen Rahmendesign, das dank 3D-Druck möglich ist. Das Unternehmen begann die Technologie Anfang der 2010er Jahre für den Prototypenbau einzusetzen und entschied sich wenige Jahre später, zwischen 2012 und 2013, für den Sprung in die 3D-Fertigung.

Laut MONOQOOL ist der Einstieg in ein 3D-Druck-Brillengeschäft relativ einfach, da nur geringe Investitionen erforderlich sind, insbesondere wenn Sie mit einem Dienstleister zusammenarbeiten.

Um 3D-gedruckte Fassungen herzustellen, verwendet MONOQOOL Polyamid (Nylon)-Pulver und die SLS-Technologie. Jeder Rahmen besteht aus 400 ultrafeinen Schichten. Eines der einzigartigen Elemente der MONOQOOL-Fassungen ist ein ausgeklügeltes Spiralscharnier, das es ermöglicht, Brillen ohne Schrauben, Schweißen oder Bolzen herzustellen. Innovatives Design, gepaart mit 3D-Drucktechnologie, ermöglicht ein ultraleichtes Gewicht von bis zu 4 Gramm, was den Tragekomfort erhöht.

Derzeit werden die Rahmen von MONOQOOL in rund 1.000 Geschäften weltweit verkauft.

Specsys individuelle Brillenfassungen 

Das kanadische Unternehmen Specsy ist ein großartiges Beispiel dafür, wie Brillenhersteller den 3D-Druck nutzen können, um einzigartige Brillen herzustellen.

Specsy bietet Augenoptikern eine für den Einzelhandel geeignete App, die Augmented Reality und 3D-Scantechnologien verwendet. Seine Cloud-basierte Plattform ermöglicht es Optikern, individuelle Fassungen in Geschäften zu entwerfen. Die App verwendet 3D-Gesichtsscans, um es Patienten zu ermöglichen, Rahmen auf einem Live-Bild ihres Gesichts zu entwerfen.

Sobald das Design bestätigt ist, stellt das Unternehmen Rahmen mit Hilfe einer Reihe von internen Multi- Farb-3D-Drucker. Der Druckprozess dauert etwa 8 Stunden, danach werden die Fassungen drei Tage lang zusammengebaut und von Hand geprüft.

Mit diesem Ansatz haben Optiker die Möglichkeit, eine wirklich maßgeschneiderte Fassung anzubieten, die auf die Bedürfnisse des Patienten zugeschnitten ist ästhetische Vorlieben und Spezifikationen.

Für die Zukunft hat sich Specsy zum Ziel gesetzt, zusätzlich zu den Kunststoffrahmen, die das Unternehmen derzeit anbietet, maßgeschneiderte Metallrahmen anzubieten.

Die 3D-gedruckten Linsen von Luxexcel

Wenn es um die Herstellung von Brillengläsern geht, stellt der 3D-Druck einen neuartigen Ansatz dar, der vom niederländischen Unternehmen Luxexcel entwickelt wurde.

Das Unternehmen hat eine proprietäre VisionPlatform entwickelt, die aus industrietauglichen 3D-Druckern, Linsendesign-Software und Workflow-Integrationstools besteht. Die Plattform ermöglicht den 3D-Druck von ophthalmologischen Qualitätslinsen, die Industriestandards erfüllen, einschließlich aller ANSI-, ISO- und FDA-Anforderungen.

Der 3D-Druck für Linsen hat mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Linsenherstellungsverfahren.

Der konventionelle Prozess zur Herstellung kundenspezifischer optischer Linsen umfasst mehrere Bearbeitungsschritte, bei denen Material von einem Linsenrohling abgezogen wird, was zu rund 80 Prozent des Materialabfalls führt. Es ist auch ein ertragsarmer und arbeitsintensiver Ansatz.

Ein von Luxexcel entwickelter Prozess beginnt damit, dass das individuelle Linsendesign und die Oberflächenrezeptur in der VisionMaster™-Software von Luxexcel für den Druck vorbereitet werden. Das flüssige Material von Luxexcel, VisionClear™ genannt, wird dann in den VisionEngine™ 3D-Drucker geladen, der Linsen erzeugt, indem winzige Tröpfchen eines UV-härtbaren Harzes auf das Substrat gespritzt und mit UV-Licht ausgehärtet werden. Diese Lösung ist in der Lage, kundenspezifische Linsen in größeren Mengen und mit weniger Materialverschwendung zu produzieren.

In den letzten 12 Monaten wurden 5.000 Linsen auf mehreren VisionPlatform-Systemen gedruckt. Dies ermöglichte es dem Unternehmen, die Technologie auf ein Niveau zu bringen, auf dem täglich kommerzielle Linsen an Kunden geliefert werden.

Die Zukunft des 3D-Drucks von Brillen

3D-gedruckte Brillen gewinnen zunehmend die Aufmerksamkeit von Verbrauchern und Herstellern. Obwohl eine Reihe von Unternehmen Vorreiter beim 3D-Drucken von Brillen sind, ist die Technologie noch nicht serienreif und wird hauptsächlich zur Herstellung kleiner Produktserien verwendet.

Dennoch bietet der 3D-Druck Herstellern von Brillen die Möglichkeit, sich zu differenzieren und neue, weitgehend unerschlossene Wege zu gehen, beispielsweise maßgeschneiderte Produkte. Dies bedeutet letztendlich, dass Hersteller weiterhin die Möglichkeiten des 3D-Drucks erkunden werden, damit mehr Menschen von besser sitzenden, einzigartigen Brillen profitieren können.