Erster Tragbarer Kalibrator für Chemische Sensoren mit Xometry gefertigt

Xometry sprach mit George Psassaras, Elektronikkonstrukteur, über die Fortschritte von T4i Engineering im Maschinenbau für die chemische Industrie. Die Firma entwickelt und erschuf ein praktisches Gerät für die Kalibrierung chemischer Messgeräte innerhalb und außerhalb des Labors, und das mit der Hilfe des 3D-Druck und der CNC-Bearbeitung bei Xometry.
T4i FemtoMachine® PRO field calibrator with a 3D printed case

Die T4i Engineering Ltd. wurde 2014 als Start-up im Advanced Technology Innovation Centre der Loughborough University (GB) gegründet.

Seit damals bieten sie technische Lösungen und Dienste im Bereich der chemischen Messtechnik, speziellem Elektronikdesign und den Materialwissenschaften an. Im Jahr 2019 nahm die Firma außerdem ihre Arbeit in Lavrio (Griechenland) auf.

T4i Engineering Ltd. spezialisierte sich zuallererst darauf, modulare, miniaturisierte und dennoch anpassungsfähige Messgeräte zu entwickeln, stellte jedoch schnell fest, dass es eine Marktlücke gab: ein tragbarer und dennoch bezahlbarer Kalibrator für genau diese Sensoren, den man auch einfach vor Ort verwenden kann.

Ein Gerät für die Ansprüche des Marktes entwickeln

Ein Schlüsselelement gab es hinter dieser Innovation – und zwar den Fakt, dass ein chemischer Sensor regelmäßig neu kalibriert werden muss, um genaue Ergebnisse sicherzustellen. Jedoch war der Kalibrierungs- und Rekalibrierungsprozess immer knifflig, denn die bereits auf dem Markt vorhandenen Kalibratoren waren alle Tischgeräte, also Modelle für die alleinige Arbeit im Labor.

Das Team der Ingenieure bei T4i arbeitete daher verschiedene Iterationen eines Prototyps aus, bis sie bei der T4i FemtoMachine ® DEMO ankamen. Dieses war das erste tragbare Gerät, das mit seiner Größe einem DIN A4-Blatt entsprach.

Als das Team das Gerät zum ersten Mal einem Kunden vorstellte, war dieser sofort daran interessiert es zu kauen. Sobald Psarras und sein Team die Leistungsfähigkeit des ersten Prototyps verifizieren konnten, arbeiteten sie sofort eine neue Iteration aus, die T4i FemtoMachine® PRO.

Die Produktion wurde daraufhin schnell nach oben skaliert, nachdem sie das CE-Kennzeichnungszertifikat erhalten haben. Heute zählt T4i die Universität von New Mexico (US) und die Universität von Helsinki (FI) zu ihren vielen verschiedenen Kunden.

Wie funktioniert die T4i FemtoMachine® PRO?

Das Gerät wurde dafür entwickelt, Dampfströme mit einer vordefinierten Konzentration bestimmter chemischer Verbindungen sowohl im Labor als auch außerhalb zu produzieren. Die Anwender stecken einfach ein versiegeltes Permeationsröhrchen mit einer chemischen Verbindung in das dafür vorgesehene Behältnis in der FemtoMachine, wählen die gewünschte Konzentration aus, die aus der Öffnung kommen soll und starten Kalibrierungsvorgang. 

Die T4i FemtoMachine® PRO wird hauptsächlich für die Kalibrierung chemischer Analysegeräte, von Meldern und von Sensoren verwendet.

Calibration of a photoionisation sensor for benzene using the T4i FemtoMachine® PRO © T4i Engineering
Kalibrierung eines Fotoionisierungssensors für Benzol unter Verwendung der T4i FemtoMachine® PRO © T4i Engineering

Jedoch kann sie ebenfalls für die Ausbildung in der Erkennung chemischer Stoffe verwendet werden. Die Firma bietet Lösungen auf dem Stand der Technik, die durch fortgeschrittenes Design, Miniaturisierung und schnelle Prototypenfertigung im höchsten Maße anpassbar sind.

Das Gehäuse ist ein Schlüsselelement des Geräts

Trotz der Komplexität und der beeindrucken Funktionalität des Gerätes, ist es das Gehäuse, dass die Kunden besonders wertschätzen. “Wir hätten nicht erwartet, dass das Gehäuse ein Schlüsselelement des Gerätes darstellen würde, aber die Kunden sahen das anders,” erklärt Psarras. “Es war eine echte Innovation im Hinblick auf das Design – die auf dem Markt existierenden Geräte sind alle viereckig, klobig, weiß und für die Kunden irgendwie langweilig.”

Die Umhüllung ist eine zentrale Komponente des Geräts, weshalb T4i Engineering ein besonderes Augenmerk auf die Ergonomie, die Ästhetik und das Design gelegt haben. Mit all diesen Punkten im Hinterkopf entschied sich Psarras für den 3D-Druck, um die maximale Flexibilität im Hinblick auf Design, Druckprozess und Materialauswahl zu haben. 

Das Ingenieursteam wagte vor Ort einige Versuche mit dem eigenen FDM 3D-Drucker, war jedoch mit den Ergebnissen nicht zufrieden. Deshalb wendeten sie sich den 3D-Druck-Angeboten von Xometry zu und nutzten die Instant Quoting Engine, die ihnen alle notwendigen Informationen über Materialien, additive Fertigungsprozesse, Lieferzeiten und die Gesamtkosten gab.

In Verbindung mit den Online-Ressourcen über den 3D-Druck und die Nachbearbeitung auf der Website von Xometry, und den sofortigen Angeboten, die er aus dem automatisierten Werkzeug erhielt, entschloss sich Psarras dafür, dass das SLS (Selektives Lasersintern) die kosteneffizienteste Option wäre. Er wählte mit PA 12 das am besten geeignete Material aus der Liste der Möglichkeiten, und entschied sich für eine blaue Färbung als Oberflächenbehandlung, um sowohl seine ästhetischen Ansprüche, als auch seine Ansprüche als Ingenieur zu erfüllen.

The 3D printed casing dyeing in blue manufactured by Xometry © T4i Engineering
Das 3D-gedruckte, und blau gefärbte Gehäuse, das Xometry gefertigt hat © T4i Engineering

Die Einfachheit der Verwendung der Instant Quoting Engine von Xometry

“Wir mögen insbesondere die Onlineanalyse, die einen sofort mit einem automatisierten Angebot und Feedback zur Fertigbarkeit versorgt,” sagt Psarras. Ihm gefällt primär die Geschwindigkeit, mit der der gesamte Bestellprozess abläuft, und dass er in der Lage ist, die Parameter anzupassen und dafür sofort neue Angebote für die verschiedenen Optionen zu erhalten. In der Vergangenheit hätte dieser Vorgang Stunden am Telefon oder per E-Mail gebraucht.

“Wir fingen vor etwa zwei Jahren damit an, die Instant Quoting Engine zu verwenden,” erklärt Psarras. “ Jetzt sieht das Interface noch besser aus, und es hat noch mehr Optionen im Hinblick auf die Prozesse und Materialien.”

Noch vor ein paar Jahren, sah das Firmenprotokoll vor, dass die Ingenieure Angebote von verschiedenen Anbietern einholen mussten. Das attraktive Preismodell von Xometry stach jedoch hervor, und T4i Engineering entschloss sich ein paar Teile bei ihnen fertigen zu lassen. Die Kosteneffizienz und die hohe Qualität der Teile überzeugten sie davon, den Großteil ihrer mechanischen Bauteile über Xometry zu beziehen.

Xometry produziert nicht nur das 3D-gedruckte Gehäuse aus Kunststoff, sondern außerdem speziell angepasste Metallteile, die kritisch für den Betrieb des Gerätes sind. Diese Teile werden über die CNC-Bearbeitung aus Aluminium 6061 und dem Edelstahl 316L gefertigt, da diese die Ansprüche an Festigkeit, Gewicht und chemische Kompatibilität erfüllen.

Mit nur ein paar Klicks zur Auswahl der verschiedenen Fertigungsprozesse können Ingenieure unterschiedliche 3D-Modelle in ein einzelnes Angebot hochladen, und die Teile direkt über die Onlineplattform bestellen. “Was uns Xometry da anbietet, ist es, spontan die Designs zu bewerten, Feedback und auch Preise zu erhalten“, stellt Psarras fest.

The 3D models of the parts forming the casing Psarras uploaded on the Instant Quoting Engine © T4i Engineering
Die 3D-Modelle der Teile, die das Gehäuse bilden, das Psarras in die Instant Quoting Engine hochgeladen hat © T4i Engineering

“Ich bin mit diesem automatisiertem Tool mehr als zufrieden. Und in dem Fall, dass ich einmal eine spezifische Frage oder Anforderung habe, kann ich einfach unserem Xometry Account Manager Georgy Toskar eine E-Mail schicken.”

Fehlerlose Kommunikation und Fertigungsprozesse

Gemäß Psarras Ausasge liegt die Stärke von Xometry auch in der großartigen Kommunikation zwischen den Kunden und den Verkaufs- und Produktionansprechpartnern in der Firma. 

Psarras lud zum Beispiel das Design eines kritischen und komplizierten Teils hoch, das ganz spezifische Anforderungen an die Fertigung stellte. In diesem Beispiel mussten die separaten Komponenten sehr genau aufgereiht werden können, eine Anforderung, der sich der Hersteller bewusst sein musste. 

Der Ingenieur von T4i erklärte deshalb alles Georgy Toskar und Alexander Kosotin (Production Manager bei Xometry). “Wir haben einfach ein paar E-Mails ausgetauscht, und am Ende waren die Teile, die wir erhalten haben, korrekt gefertigt und konnten einfach zusammengebaut werden,” berichtet Psarras. “Ich selbst war sehr glücklich darüber, wie die Kommunikation mit Georgy, der Support und der Kundenerfahrung bei Xometry abgelaufen ist.”

T4i FemtoMachine® LCD: Der nächste Prototyp ist schon unterwegs

T4i Engineerung experimentiert gerade mit einer neuen Version des Kalibrators, die jetzt mit einem Bildschirm und einer Tastatur ausgestattet ist. Diese erlaubt es den Anwendern, die Kalibrierungsmethode direkt, ohne einen angeschlossenen Computer, auszuwählen und zu starten. Man fügt einfach das Permeationsröhrchen mit der gewünschten Verbindung ein, stellt die Konzentration ein und verbindet das Gerät mit dem Sensor, den man kalibrieren will. 

Die Firma zieht es außerdem in Erwägung, das Produktionsvolumen für die Kalibratoren zu vergrößern. “In dem Fall, dass wir die T4i FemtoMachine® in großen Stückzahlen produzieren, werden wir wahrscheinlich vom SLS 3D-Druck zum Spritzgußverfahren wechseln,” erklärt Psarras. 

“Da wir aber immer noch Feedback über neue Gehäusedesign der neuen LCD version sammeln, würden wir aber bis auf Weiteres die Gehäuse im 3D-Druck produzieren lassen, bis wir sicher sind, dass keine weiteren Anpassungen notwendig sind,” schließt er. “Aber ganz egal, ob es sich um 3D-Druck oder Spritzguss mit Kunststoffen handelt, wir werden die Teile definitiv bei Xometry beziehen.”

Weitere Informationen

Über T4i Engineering

T4i Engineering bietet Produkte, Lösungen und Dienstleistungen im Bereich der chemischen Analyse im vor Ort (On-Site), des spezialisierten elektronischen Designs und der Materialforschung an.

Mehr über T4i Engineering: https://www.t4ieng.com/about-us/
Kontaktieren Sie T4i Engineering: info@t4ieng.com

Über Xometry Europe

Xometry ist die weltweit führende Plattform für Manufacturing on Demand. Wir bieten riesige Kapazitäten, Online-Sofortangebote und eine attraktive Preisgestaltung, um Ihre Projekte zu beschleunigen.

Unser europäisches Netzwerk aus mehr als 2.000 Fertigungsstandorten ermöglicht uns dauerhaft kurze Liefer- und Vorlaufzeiten bei einem breiten Spektrum an Fertigungsmöglichkeiten, einschließlich CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Blechfertigung, Spritzgussverfahren und Druckguss, anzubieten. 

Xometry arbeitet mit den unterschiedlichsten Kunden zusammen, von Start-ups bis Fortune-100-Unternehmen wie BMW und Bosch.

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