5 Vorurteile gegenüber dem 3D-Druck bei der Einlagenherstellung und was dran ist
Dominik Walter„Der 3D-Druck für Einlagen ist noch nicht so weit.“ In der Vergangenheit war das häufig zu hören und auch in Fachzeitschriften zu lesen.
In diesem Beitrag räumen wir mit den 5 häufigsten Vorurteilen auf und zeigen, warum der 3D-Druck nicht nur eine Alternative, sondern in vielen Fällen die bessere Wahl ist.
Vorurteil 1 – 3D-Druck von Einlagen dauert zu lange
Ein häufiges Missverständnis ist, dass der 3D-Druck besonders zeitintensiv sei. Das stimmt für einige Technologien. So kann eine einzelne im Filament-Verfahren gedruckte Einlage 2h oder mehr in Anspruch nehmen. Bei anderen Drucktechnologien muss man gar 24h warten, bis die Einlagen entnommen werden können.
Einlagen Druckgeschwindigkeit im Vergleich zum CNC-Fräsen
Als Maßstab in Sachen Fertigungsgeschwindigkeit wird meist das CNC-Fräsen in der Einlagenherstellung herangezogen.
Produktionszeit für CNC-Fräsen von Einlagen
Das Fräsen von Ober- und Unterseite der Einlagen dauert in etwa 15-20 Minuten. Dabei darf man jedoch nicht vergessen, dass die Vorarbeit zum Fräsen und vor allem auch die Nacharbeit nicht unerheblich Zeit in Anspruch nimmt.
Gehen wir von einem fertigen Fräsblock aus, dann fallen für die Nacharbeit an der Schleifmaschine weitere 10-15 Minuten an. Wird der Block vor dem Fräsen noch in der Höhe aufgebaut oder mit Intarsien versehen, steigt die Produktionszeit entsprechend.
In Summe benötigt die Herstellung einer Fräs-Einlage demnach 25-35 Minuten.
Produktionszeit für 3D-Druck von Einlagen
Fräsen zusätzliches Zuschneiden, Kleben und Schleifen notwendig ist, kommt die 3D-gedruckte Einlage nahezu fertig aus dem Drucker.
Die meisten Anbieter von Filamentdruck-Lösungen für Einlagen geben eine Druckzeit von 40-60 Minuten an. Der FOUZIES Einlagen 3D-Drucker von pedcad schafft es sogar in durchschnittlich 25 Minuten.
Der Vergleich zeigt, dass der im Schnitt der 3D-Druck etwas langsamer ist. Entscheidend ist jedoch die Zeit an der Schleifmaschine. Der Drucker kann drucken, während Sie und Ihre Mitarbeiter einer anderen Arbeit nachgehen. Vergleichen wir diese Personalgebundene Arbeitszeit, hat der 3D-Druck in der Einlagenherstellung die Argumente auf seiner Seite.
Vorurteil 2 – 3D-gedruckte Einlagen können nicht nachbearbeitet werden
Ein weit verbreiteter Irrglaube ist, dass 3D-gedruckte Einlagen starr und unveränderbar seien. Das ist falsch.
Schleifen und Anpassen wie bei Fräs-Einlagen
Auch 3D-Einlagen lassen sich problemlos an der Schleifmaschine nachbearbeiten – sei es, um Breite, Dicke oder Passform anzupassen.
Flexibilität durch Wärmeanpassung
Kleinere Korrekturen können sogar mit einem Heißluftföhn vorgenommen werden. Das Material wird erwärmt und lässt sich von Hand formen – ein Vorteil, den gefräste EVA-Einlagen nicht bieten.
Vorurteil 3 – 3D-gedruckte Einlagen sind teuer
Das Gegenteil ist der Fall: 3D-Druck spart Kosten.
Faktor 1: Günstigere Materialkosten
1 kg TPU-Filament reicht für 10–15 Paar Einlagen (bei kleineren Größen sogar bis zu 20 Paar). Aus dieser Rolle Filament können in einem Druck-Vorgang mehrere Härtezonen erstellt werden. Vergleicht man das Filament mit mehrschicht EVA-Platten, sind die Materialkosten beim 3D-Druck deutlich attraktiver.
- Materialkosten für 3D-Druck: 4,5€ - 9€/ Paar
- Materialkosten für EVA: 10-20€/ Paar
Die nachstehende Grafik zeigt den Kostenvergleich in Bezug auf das Verbrauchsmaterial beim Fräsen und 3D-Drucken. Die drei Stufen entsprechen 2,6 und 8 Paar Einlagen pro Tag an 240 Arbeitstagen.
- Als Materialpreis wurde der Durchschnitt gewählt
o 6,75€ beim 3D-Druck
o 15€ beim Fräsen
Das Einsparpotenzial beim 3D-Druck in Bezug auf das Material liegt bei über 50%.
Faktor 2: Weniger Arbeitsaufwand = niedrigere Personalkosten
Da viele manuelle Arbeitsschritte entfallen, reduziert sich der Personalaufwand drastisch – ein entscheidender Faktor in Zeiten von Fachkräftemangel. Beim 3D-Druck beschränkt sich die manuelle Arbeitszeit auf das Starten und Entladen des Druckers, beim Fräsen fallen Schleifarbeiten und der Wechsel von Ober- auf Unterseite Fräsen an
- Manueller Zeitaufwand 3D-Druck: 1-3 Minuten
- Manueller Zeitaufwand Fräsen: 10-15 Minuten
Die Nachstehende Grafik zeigt die Einsparungen über den Einlagen 3D-Druck in Bezug auf Material und Personalkosten. Die drei Stufen entsprechen 2,6 und 8 Paar Einlagen pro Tag an 240 Arbeitstagen.
- Als Basis für Personalkosten wurde ein Brutto-Jahresgehalt von 35.000€ herangezogen
o Der Quellenvergleich zeigt, dass das einem durchschnittlichen Orthopädieschuhtechnik-Gesellen mit 10-jähriger Berufserfahrung entspricht
Quelle: https://www.meingehalt.net/gehalt/orthopaedieschuhtechniker.html?
o Die Kosten für den Arbeitgeber belaufen sich demnach auf ca. 43.000€, was als Rechengrundlage dient
o Arbeitszeit / Jahr abzüglich
§ 30 Tage Urlaub - Quelle
§ 12 Feiertagen - Quelle
- Der Zeitaufwand wurde für beide Technologien mit der oberen Grenze angesetzt
o 3 Minuten beim 3D-Druck
o 15 Minuten beim Fräsen
- Als Materialpreis wurde der Durchschnitt gewählt
o 6,75€ beim 3D-Druck
o 15€ beim Fräsen
Das Einsparpotenzial beim 3D-Druck in Bezug auf Material und Personaleinsatz liegt bei über 60%.
Vorurteil 4 – 3D-gedruckte Einlagen sind nicht so haltbar
In Bezug auf die Haltbarkeit gibt es in der Praxis wenig Unterschiede.
Belastbarkeit von TPU-Filamenten
Sie sind elastisch, verschleißfest und behalten ihre Form auch bei intensiver Nutzung. Zudem sind sie bei niedrigen Temperaturen in der Waschmaschine waschbar. Die Haltbarkeit kann durch die Druckstrategie beeinflusst werden. Geschlossene Oberfläche und Basis erhöhen die Haltbarkeit.
Tests aus der Praxis
Die Erfahrung aus unserer eigenen Orthopädieschuhtechnik zeigen, dass die Einlagen den gefrästen in Bezug auf die Haltbarkeit ebenbürtig sind.
Vorurteil 5 – 3D-gedruckte Einlagen sind nicht für Diabetiker geeignet
Für die Versorgung von Diabetikern gelten in Deutschland besondere Regeln wie Mindeststärke und Sandwich-Bauweise.
Geschlossene und glatte Oberfläche
Hier ist nachdrücklich zu erwähnen, dass ein Bezug mit Polsterschicht auf der Einlage aufgebracht werden sollte. Der 3D-Druck im FDM-Verfahren für Einlagen zeichnet sich durch den Schichtweisen Aufbau aus. Die daraus entstehende Oberfläche genügt üblicherweise nicht den Anforderungen an eine glatte einfach zu reinigende Oberfläche, wie sie für die Diabetes adaptierte Fußbettung vorausgesetzt wird. Es gibt Druckverfahren, wie das von bspw. Feetneeds aus Österreich, bei dem der Druckkopf angestellt wird und von vorne nach hinten druckt. Hieraus ergeben sich glattere Oberflächen auf Kosten der Produktionszeit. Im Nachstehenden Bild ist eine Einlage von Feetneeds zu sehen.
Mehrschicht – Sandwichbauweise
Gedruckt wird mit einem Material, über die Druckstrategie können unterschiedliche Härtezonen erstellt werden. Es ist auch möglich die Einlage zu Drucken und mit einer Basis und einem Bezug mit Polsterschicht, bspw. peddur soft, zu versehen. Polster mit TPU-Filament zu verkleben ist problemlos möglich. Die Vorgaben der Krankenkassen können damit erfüllt werden.
Hygienische und saubere Fertigung
Die Materialien sin alle für den medizinischen Einsatz getestet. Zwei Materialien aus unserem Sortiment sind besonders geeignet.
1. pedFLX elastic white – für besondere Druckentlastung
2. pedFLX antibacterial – antibakterielle Eigenschaften
Fazit – Der Einlagen-3D-Druck ist in vielen Fällen eine sehr gute Alternative zum CNC-Fräsen
Die häufigsten Vorurteile über den 3D-Druck halten einer genauen Betrachtung nicht stand. Er kann in vielen Fällen schneller, günstiger und haltbarer sein. Zudem ist er auch für sensible Patientengruppen geeignet.
Orthopädische Werkstätten, die auf 3D-Druck setzen, gewinnen dadurch nicht nur Effizienz, sondern auch zufriedene Patienten, indem die eingesparte Zeit in der Werkstatt, an die Front für die Kundenbetreuung verlagert wird. So sichern sie sich einen klaren Wettbewerbsvorteil.
Über uns
Bereits Ende der 80er Jahre wurden in unserer eigenen Orthopädieschuhtechnik Orthopedie Walter auf CAD-Designs basierte Einlagen gefräst. Damit waren wir weltweit die erste Firma, die diese Technologie auf diese Art zum Einsatz brachte. Über 3 Jahrzehnte konnten wir den Vorsprung halten, haben die erste kompakte Serien-Fräsmaschine auf den Markt gebracht und weltweit vertrieben.
Mittlerweile kommt die Frästechnologie ausschließlich in unserer Dienstleistungs-Fertigung zum Einsatz. Für die Patienten unserer eigenen Orthopädieschuhtechnik greifen wir ausschließlich auf den 3D-Druck zurück.
