Sentien: Entwicklung funktionsfähiger Prototypen von Open-Ear-Kopfhörern durch cotu s.r.o.

Das Unternehmen Sentien steht hinter der Entwicklung eleganter Kopfhörer mit Knochenschallübertragung, Sprachsteuerung und individuellen Anpassungsmöglichkeiten.

Bei der Entwicklung einer neuen Gerätegeneration suchte Sentien einen Partner, der die Fertigung von Prototypenbauteilen mit hoher Präzision, Funktionalität und besonderem Augenmerk auf das Design gewährleisten konnte. Gemeinsam mit dem Unternehmen cotu^® entstand ein Satz hochwertiger Prototypen, die sowohl für Tests als auch für die Präsentation des Endprodukts vorbereitet waren. Im Mittelpunkt standen die Kombination starrer und flexibler Teile, eine präzise Passung sowie die ästhetische Ausführung im Hinblick auf die spätere Serienfertigung.

Auf Grundlage der vom Kunden bereitgestellten 3D-Daten übernahm das Unternehmen cotu^® den gesamten Fertigungsprozess. Zunächst wurden die Modelle optimiert und Urmodelle mittels Stereolithografie hergestellt. Diese dienten dem mehrstufigen Vakuumguss von Kunststoffen in Silikonformen. Die abschließende Phase umfasste die Oberflächenbehandlung der Gussteile entsprechend den gewünschten optischen und funktionalen Parametern. Zum Projekt gehörten außerdem die Herstellung eigener Vorrichtungen und mehrere Iterationen der Fertigungsverfahren mit dem Ziel, höchste Präzision und Wiederholgenauigkeit zu erreichen.

Wie das Unternehmen cotu diese Herausforderung anging

Eingesetzte Technologie: 3D-Drucker ASIGA MAX, Vakuumguss
Eingesetztes Material: Asiga PlasGray V2 und Asiga Denta Model

Herstellung der Urmodelle

Der Kunde stellte 3D-Daten bereit, die das Unternehmen cotu^® vor dem Druck im Hinblick auf die technologischen Anforderungen des SLA-3D-Drucks und des Vakuumgusses anpasste. Optimiert wurden insbesondere die Geometrie und konstruktive Details, damit die Bauteile präzise gedruckt, gegossen und passgenau zusammengefügt werden konnten.

Nach der abschließenden Anpassung der Daten folgte die Herstellung der Urmodelle mittels SLA-3D-Druck auf dem 3D-Drucker ASIGA MAX. Alle Bauteile wurden mit einer Auflösung von 25 μm unter Verwendung der Materialien Asiga PlasGray V2 und Asiga Denta Model gedruckt, um höchste Präzision und Detailgenauigkeit zu gewährleisten.

Um die Maßhaltigkeit während der Polymerisation sicherzustellen, wurden die Modelle in einer Glycerinumgebung ausgehärtet. Dadurch wurden gleichbleibende Ergebnisse ohne Verformungen erzielt, an die sich die weiteren Bearbeitungsschritte anschließen konnten.

Jedes Bauteil durchlief eine sorgfältige Oberflächenbehandlung, die das Glätten, die Vereinheitlichung der Oberfläche und die abschließende Lackierung in mattem oder glänzendem Schwarz umfasste, je nach gewünschtem optischem Effekt. Besondere Aufmerksamkeit galt den zu einer Einheit verbundenen Bauteilen (z. B. Schallwandlern oder Teilen des Batteriegehäuses), die ohne Trennung bearbeitet werden mussten, um Kanten und präzise aufeinander abgestimmte Passflächen nicht zu beeinträchtigen.

Herstellung der Silikonformen

Nach Fertigstellung der Urmodelle ging cotu^® zur Herstellung von Silikonformen für den Vakuumguss über. Je nach Bauteiltyp und gewünschter Anordnung wurden zwei Silikontypen eingesetzt:

• Steiferes Silikon – für die erste Formenserie mit einfacher Teilung und mehreren Kavitäten (z. B. Schallwandler in 4-facher Anordnung),
• Flexibleres Silikon – für die zweite Formenserie, bei der wir eine höhere Elastizität und eine präzisere Definition der Trennebenen benötigten.

Die Formen wurden als Mehrkavitätenformen (mit mehreren Formhohlräumen) ausgelegt, um mehrere Teile gleichzeitig effizient fertigen zu können. Die Trennebenen wurden entsprechend der Formgeometrie der Bauteile festgelegt, entweder direkt im Urmodell oder mechanisch mithilfe von Klebeband oder einem Skalpell bei der Herstellung der Form.

In einigen Fällen wurden die Formen um Entlüftungskanäle (Airvents), Angüsse und eigene Vorrichtungen ergänzt, die eine stabile Positionierung der Kabelbäume oder Leiter vor dem Vergießen ermöglichten.

Gießen von Funktionsteilen

Bei der Herstellung von Funktionsteilen wie Schallwandlern, ear frame und back frame kombinierten sie hartes Polyurethan für feste Bereiche mit elastischem Gummi für flexible Zonen. Das Verfahren wurde an die spezifischen Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften jedes Bauteils angepasst.

Bei den Schallwandlern gossen sie zunächst in zwei Komponenten – die harte Außenhülle und den weichen Innenteil separat. In der zweiten Version gossen sie den gesamten Körper aus einem einzigen Material in einer Vakuumkammer. Alle Gussteile wurden anschließend im Ofen ausgehärtet, um die erforderliche Festigkeit zu erreichen.

Bei den Bauteilen ear frame und back frame vergossen sie Drahtverstärkungen und Kabel zunächst mit hartem Polyurethan und anschließend mit elastischem Gummi. Für die präzise Positionierung der Komponenten verwendeten sie 3D-gedruckte Vorrichtungen. Die Steckverbinder wurden mithilfe eines löslichen Filaments geschützt, das nach dem Gießen einfach mit Wasser entfernt wird.

Jedes hergestellte Teil durchlief eine detaillierte Sicht- und Funktionsprüfung.

Abschließende Nachbearbeitung und Montage

Nach der Entnahme der Teile aus den Formen folgte die mechanische Nachbearbeitung, die Folgendes umfasste:

• Entfernen von Angüssen, Airvents und Graten im Bereich der Trennebenen,
• präzises Einpassen der Passflächen, insbesondere bei den Schallwandlern, die aus zwei Teilen bestanden,
• Kontrolle der Geometrie, der Kanten und der Oberflächenqualität – ohne Kratzer, Verformungen oder optische Mängel.

In den für die Montage der Elektronik und der Steckverbinder vorgesehenen Bereichen mussten saubere und präzise Passungen erhalten bleiben, damit die Schallwandler mit Elektronik bestückt und anschließend verschlossen werden konnten. Bei der zweiten Version der Schallwandler (hartes PU auf beiden Seiten) führte cotu^® außerdem eine lokale Politur der Kontaktflächen mithilfe eines feinen Textilgewebes und mechanischen Polierens auf Hochglanz durch. Um die umliegenden Bereiche nicht zu beschädigen, fertigten sie eine spezielle Vorrichtung zur präzisen Begrenzung der zu polierenden Fläche an.

Optimierung mithilfe des 3D-Drucks

Während der Fertigung passte das Team von cotu^® sowohl das Design der Teile als auch die Fertigungsverfahren selbst an. Dadurch konnten sie schrittweise die Präzision und Wiederholgenauigkeit erhöhen und die Ausschussquote senken.

Bei ear frame und back frame stellten sie auf ein effizienteres Gießverfahren unter Verwendung 3D-gedruckter Vorrichtungen um, die ihnen halfen, Kabel und Verstärkungen präzise zu fixieren. Die Haftung zwischen den Materialien verbesserten sie durch Anpassungen der Formen und eine präzisere Positionierung der Leiter. Für das sichere Vergießen der Steckverbinder verwendeten sie ein lösliches Filament, das sich nach dem Aushärten leicht entfernen lässt. Die Trennebenen der Formen wurden so ausgelegt, dass das Einlegen der Komponenten möglichst einfach war und die Gussteile ohne Verformungen entstanden.

Das Ergebnis war eine stabilere Fertigung mit geringerem Bedarf an zusätzlicher Nachbearbeitung.

Ergebnis der Zusammenarbeit und Nutzen für den Kunden

Das Unternehmen cotu^® lieferte Sentien einen Satz funktionsfähiger Prototypen, die für die Prüfung der Konstruktion, der Ergonomie und des Erscheinungsbilds des Endprodukts bereit waren. Durch die Kombination von SLA-3D-Druck, Vakuumguss und eigenen Vorrichtungen wurden die anspruchsvollen Anforderungen an mechanische Festigkeit, präzise Passungen, die Kombination steifer und weicher Materialien sowie ein hohes ästhetisches Niveau erfüllt. Das Ergebnis war ein validiertes Fertigungskonzept, das sich für den nächsten Schritt – die Serienproduktion – eignete.

Dank der Möglichkeiten des SLA-3D-Drucks, des technischen Know-hows und der Fähigkeit, mit verschiedenen Materialien zu arbeiten, kann cotu^® heute vergleichbare Projekte vollständig additiv umsetzen, ohne dass Vakuumguss erforderlich ist.

Die Prototypen, über die Sie gerade gelesen haben, sind heute ein reales Produkt. Die endgültige Ausführung der Sentien-Kopfhörer und die Möglichkeit, sie zu bestellen, finden Sie hier.

Das Unternehmen cotu^® bietet seinen Kunden umfassende Fertigungsleistungen, von der technischen Beratung über die Anpassung von 3D-Daten bis hin zur Lieferung präziser und optisch hochwertiger, einsatzbereiter Bauteile. Jedes Projekt wird individuell bearbeitet, mit Schwerpunkt auf Funktionalität, Effizienz und langfristiger Zuverlässigkeit. Dank erstklassigem SLA-Druck und umfassender Erfahrung im Bereich der Fertigungsoptimierung bietet das Unternehmen Lösungen, die Ihren konkreten Anforderungen entsprechen.

Suchen Sie einen Partner für die Entwicklung funktionsfähiger Prototypen oder die Kleinserienfertigung? Kontaktieren Sie das Unternehmen cotu^®, das gerne mit Ihnen die Möglichkeiten bespricht und eine maßgeschneiderte Lösung vorschlägt.