#3DStartup: FUGO Precision 3D: Neues AM-System vereint Drucken, Waschen und Aushärten in einer einzigen Maschine

Stellen Sie sich einen 3D-Drucker vor, der den gesamten Herstellungsprozess eines Bauteils übernimmt – vom flüssigen Harz bis zum vollständig ausgehärteten Endprodukt, ganz ohne manuelle Eingriffe. Genau das verspricht FUGO Precision 3D. Das Unternehmen aus Kalifornien hat eine neuartige zentrifugale Vat-Photopolymerisationstechnologie entwickelt, die die bislang üblichen mehrstufigen Arbeitsabläufe ersetzt. Durch die Rotation der Baukammer mit 3.000 Umdrehungen pro Minute nutzt das System Zentrifugalkräfte, um das Harz gleichmäßig zu verteilen und Oberflächen ohne sichtbare Schichtlinien zu erzeugen. Gleichzeitig ermöglicht der Ansatz ein großes Bauvolumen und eine besonders hohe Oberflächenqualität – ohne die sonst übliche aufwendige manuelle Nachbearbeitung. Wie dieses All-in-One-System Produktionszeiten verkürzen und Fertigungsprozesse vereinfachen soll, darüber sprachen wir mit Mitgründer und CEO Alexander Meseonznik.

3DN: Könnten Sie sich kurz vorstellen und erzählen, wie Sie zum 3D-Druck gekommen sind?

Mitgründer und CEO Alexander Meseonznik

Ich bin Alexander Meseonznik, Mitbegründer und CEO von FUGO Precision 3D. Seit rund dreißig Jahren beschäftige ich mich damit, vielversprechende Unternehmen aufzubauen und erfolgreich weiterzuentwickeln. In dieser Zeit habe ich fünf Unternehmen in unterschiedlichen Branchen mitgegründet und bis zur erfolgreichen Übernahme begleitet. Dadurch konnte ich umfassende Erfahrung in den strategischen und operativen Prozessen sammeln, die aus frühen Ideen erfolgreiche Unternehmen machen.

Mein Weg in die Welt des 3D-Drucks begann, als ich Alexandr „Sasha“ Shkolnik kennenlernte, unseren Chief Technology Officer. Sasha ist Erfinder und verfügt über mehr als dreißig Jahre Erfahrung in der additiven Fertigung und Verfahrenstechnik. Bei unserem ersten Treffen erzählte er mir von seiner Vision eines völlig neuen Ansatzes für die additive Fertigung – etwas, das so bislang noch niemand umgesetzt hatte. Er brachte die technische Expertise und die Idee mit, suchte jedoch einen Partner, der daraus ein Unternehmen aufbauen konnte. Ich habe sofort erkannt, welches Potenzial in der Idee steckt, und wollte die Vision gemeinsam mit ihm umsetzen.

Anschließend habe ich das Team von Grund auf aufgebaut und Führungskräfte für Vertrieb, Finanzen, Operations sowie Forschung und Entwicklung zusammengestellt. Gemeinsam mit Sasha entwickelten wir die Technologie von der ersten Idee bis hin zu einem marktreifen Produkt, das nun kurz vor der kommerziellen Einführung steht.

3DN: Was war die Motivation hinter der Gründung von FUGO 3D und welches Problem wollten Sie lösen?

Die additive Fertigung hat in den vergangenen Jahren große Fortschritte bei Druckqualität und Geschwindigkeit gemacht. Was Sasha jedoch störte, war der insgesamt weiterhin ineffiziente Produktionsprozess. In vielen Betrieben müssen Bauteile noch immer zwischen verschiedenen Maschinen, Waschstationen und Aushärtesystemen transportiert werden. Gleichzeitig verbringen Techniker viel Zeit mit manuellen Arbeitsschritten, die zwar Aufwand verursachen, aber keinen wirklichen Mehrwert schaffen.

Sasha ging es deshalb nicht darum, bestehende Systeme nur schrittweise zu verbessern. Er wollte den gesamten Prozess neu denken. Die zentrale Frage lautete: Was wäre möglich, wenn sich alle Arbeitsschritte in einem einzigen automatisierten System vereinen ließen – ganz ohne manuelle Nachbearbeitung?

Aus dieser Idee entstand unser zentrifugaler Ansatz. Anstatt Teile wie bei jedem anderen Harzdrucker in horizontalen Schichten aufzubauen, erzeugen wir mithilfe der Zentrifugalkraft eine künstliche Schwerkraft, wodurch sich die Teile vollständig in das Material eingetaucht formen können, das gleichzeitig als eigene Stützstruktur dient. Sichtbare Schichtlinien werden so deutlich reduziert. Außerdem lassen sich Waschen, Trocknen und Aushärten direkt in denselben Maschinenprozess integrieren. Für uns ging es nie nur darum, einen besseren 3D-Drucker zu entwickeln. Wir wollten den gesamten Fertigungsprozess neu denken.

FUGO 3D setzt auf eine zentrifugale Vat-Photopolymerisation, um Bauteile schnell und präzise herzustellen.

3DN: Können Sie uns das zentrifugale 3D-Druckverfahren näher erklären und beschreiben, wie das System von FUGO 3D funktioniert?

Der Prozess beginnt mit unserer Software F3D Studio. Anwender:innen laden ihre Konstruktionsdateien hoch, und die Software übernimmt die intelligente Anordnung der Teile sowie die Erstellung von Stützstrukturen. Die Druckparameter lassen sich individuell anpassen, um je nach Anwendung die richtige Balance zwischen Stabilität, Oberflächenqualität und Produktionsgeschwindigkeit zu erreichen.

Sobald der Druckprozess startet, kommt die Zentrifugalkraft ins Spiel. Anders als bei herkömmlichen Harz-3D-Druckern, die horizontale Schichten nacheinander aushärten, entstehen die Bauteile bei unserem Verfahren als konzentrische Ringe, während sie vollständig im Material eingetaucht bleiben. Durch die Rotation entsteht eine künstliche Schwerkraft, die die Geometrie während des Aufbaus stabilisiert. Das bedeutet, das Material übernimmt dabei gleichzeitig die Funktion der Stützstruktur. Dadurch entstehen besonders glatte Oberflächen ohne den typischen Treppeneffekt klassischer 3D-Druckverfahren. Zudem werden deutlich weniger mechanische Stützstrukturen benötigt als bei konventionellen Technologien.

Genau hier liegt der entscheidende Unterschied zu herkömmlichen Systemen. Nach Abschluss des Druckvorgangs übernimmt dieselbe Maschine automatisch die Nachbearbeitung: Überschüssiges Harz wird entfernt, verbleibende Lösungsmittel werden durch zentrifugales Trocknen beseitigt und anschließend werden die Bauteile vollständig ausgehärtet. Der Bediener setzt lediglich die Bauplattform ein und erhält am Ende fertige, sofort einsatzbereite Teile zurück. Es ist kein Wechsel zwischen verschiedenen Stationen notwendig, keine separate Steuerung von Aushärtungszeiten und keine manuelle Nachbearbeitung.

Das System umfasst dabei weit mehr als die Maschine selbst. Mit F3D Homebase lassen sich mehrere Geräte zentral überwachen. Produktionshistorie, Materialverbrauch und Maschinenstatus werden in Echtzeit erfasst und verwaltet. Besonders in Produktionsumgebungen mit hohem Durchsatz ist diese Transparenz wichtig, um eine konstant hohe Fertigungsqualität sicherzustellen.

3DN: Gibt es durch die Zentrifugalkraft eine besondere Einarbeitungszeit bei der Nutzung der Maschine? Wie unterscheidet sie sich von anderen harzbasierten 3D-Druckverfahren und welche Vorteile bietet es?

Wir haben das Model A bewusst so entwickelt, dass es für Anwender:innen mit Erfahrung in der additiven Fertigung einfach zu bedienen ist. Die Software F3D Studio übernimmt die komplexen Berechnungen der Zentrifugaldynamik im Hintergrund. Anwender:innen müssen keine Expert:innen für Physik sein – entscheidend ist, dass sie ihre Bauteile und die jeweiligen Produktionsanforderungen kennen. Um alles Weitere kümmert sich die Benutzeroberfläche.

Was unsere Technologie besonders macht, ist die Art und Weise, wie die Bauteile entstehen: Sie werden vollständig im Material eingebettet gefertigt, das gleichzeitig als eigene Stützstruktur dient. Unterstützt wird dieser Prozess durch künstlich erzeugte Schwerkraft. Der entscheidende Unterschied zu herkömmlichen Verfahren besteht darin, dass wir keine mechanischen Systeme verwenden, um neue Schichten aufzutragen. Stattdessen erzeugen wir mithilfe von Zentrifugalkräften eine künstliche Schwerkraft von bis zu 2.000 G – im Vergleich zu den 1 G auf der Erde. Dadurch lassen sich extrem feine und präzise Schichten erzeugen, die mit klassischen mechanischen Verfahren kaum erreichbar wären.

Das konzentrische Druckverfahren sorgt zudem für eine sehr hohe Oberflächenqualität mit kaum sichtbaren Schichtübergängen. Gleichzeitig erreichen wir eine konstante Maßgenauigkeit von bis zu 30 Mikrometern. Dank des großen Bauraums eignet sich das System außerdem für größere Produktionsmengen, während der Durchsatz Leistungswerte erreicht, für die bei herkömmlichen Technologien mehrere Maschinen erforderlich wären.

3DN: F3D Studio verfügt über eine „integrierte Kapillargenerierung“. Könnten Sie erklären, was dahintersteckt und warum diese Funktion für besonders anspruchsvolle Bauteile wichtig ist?

Bei der Herstellung von Präzisionskomponenten für Medizin-, Dental- oder Luftfahrtanwendungen spielt die innere Geometrie eine ebenso wichtige Rolle wie die äußere Maßgenauigkeit. Die Kapillargenerierung ist eine Softwarefunktion, die automatisch optimierte interne Kanäle und Entwässerungswege innerhalb der Bauteile erzeugt.

Das Kapillarsystem ermöglicht es uns, eines der größten Probleme beim SLA-Druck zu lösen: Die sogenannten „eingeschlossenen Volumina“. Dabei handelt es sich um Bereiche in einem Bauteil, zu denen das Material nur eingeschränkt Zugang hat. Herkömmliche Systeme arbeiten hier oft mit Klingen, die das Material verteilen. Unser Druckverfahren kommt hingegen vollständig ohne mechanische Elemente im Druckprozess aus.

Stattdessen erzeugen wir extrem kleine Kapillaröffnungen mit einer Größe von etwa 20 Mikrometern. In herkömmlichen Drucksystemen könnte das Material durch solch feine Öffnungen kaum fließen. Durch die bei unserem Verfahren entstehenden Kräfte von bis zu 2.000 G kann das Material selbst durch diese winzigen Öffnungen problemlos fließen. Sobald es durch die Kapillare gelangt ist, wird die Öffnung anschließend per Laser wieder verschlossen. Nach Abschluss des Druckprozesses sind daher keine weiteren manuellen Arbeitsschritte notwendig.

Diese Zahnprothesen wurden mit dem Multimaterial-Druckverfahren von FUGO 3D innerhalb desselben Druckzyklus gefertigt.

Über den Abfluss hinaus ermöglichen intelligente interne Strukturen eine Gewichtsoptimierung, ohne die mechanische Leistung zu beeinträchtigen. Eine Hörgeräteschale muss leicht genug für ganztägigen Komfort sein. Eine Halterung in der Luft- und Raumfahrt muss die Masse minimieren und gleichzeitig die Steifigkeit beibehalten. Die Werkzeuge zur Kapillargenerierung lassen uns beide Ziele systematisch erreichen.

Für Anwendungen, bei denen Präzision nicht verhandelbar ist – sei es eine Bohrschablone für Implantate oder eine Komponente für ein Verteidigungssystem – ist dieses Maß an Kontrolle über die interne Architektur unerlässlich. Wir haben dies in unseren Workflow integriert, weil sich die Branchen, die wir bedienen, keine vermeidbaren Qualitätsprobleme leisten können.

3DN: Wie funktioniert die „Multi-Material-Fähigkeit“ in der Praxis – sind Sie in der Lage, Baugruppen aus einem Teil mit mehreren miteinander verbundenen Materialien zu drucken, oder geht es primär um den Druck separater Teile aus verschiedenen Materialien in einem Durchgang?

Unser System deckt beide Szenarien ab, was eine beträchtliche Flexibilität für unterschiedliche Produktionsanforderungen bietet. Das Modell A verfügt über eine Konfiguration mit zwei Reservoirs, in denen zwei verschiedene Harze gleichzeitig geladen und bereitgehalten werden können.

Der Multi-Material-Druck funktioniert wie folgt: Zuerst baut der Drucker den unteren Teil des Modells, der aus Material A bestehen soll. Nachdem alle Merkmale, die Material A erfordern, gedruckt sind, stoppt der Druckprozess, und das nicht verwendete Material A wird aus der Druckkammer zurück in die Materialversorgung gepumpt. Die bereits gedruckten Modelle werden dann gründlich gewaschen, was automatisch geschieht. Nach dem Waschen wird der Druckprozess fortgesetzt, indem Material B die Trommel füllt. Sobald es den niedrigsten Stand erreicht, an dem der Druck mit Material B beginnt, schaltet sich das Lasersystem ein. Dies sorgt für eine hervorragende Haftung zwischen den Materialien. Das Multi-Material-Teil wird dann im selben automatisierten Zyklus gewaschen, getrocknet und ausgehärtet für ein fertiges Produkt.

Die FUGO-3D-Maschine

Wir können auch Einzelteile herstellen, die mehrere Materialien mit verbundenen Schnittstellen enthalten. Dies eröffnet Anwendungen im Schmuckbereich, wo verschiedene Bereiche unterschiedliche optische Eigenschaften erfordern könnten, oder bei dentalen Anwendungen, wo eine unterschiedliche Steifigkeit innerhalb einer Komponente die klinischen Ergebnisse verbessert.

Wenn die Produktionsanforderungen über das hinausgehen, was sich in den zwei Reservoirs befindet, dauert der Wechsel auf andere Harze nur fünfzehn bis fündundzwanzig Minuten für einen vollständigen Spülzyklus. Das System ist mit allen auf dem Markt befindlichen Photopolymermaterialien kompatibel, was Herstellern die Freiheit gibt, das beste Material für ihre Anwendung zu wählen.

3DN: Was waren die größten Herausforderungen und wichtigsten Erkenntnisse beim Aufbau des Systems?

Wenn man etwas wirklich Neues einführt, ist Skepsis unvermeidlich. Branchenexperten haben in der additiven Fertigung schon viele übertriebene Versprechen gesehen. Wenn man ihnen sagt, dass wir Schichtlinien eliminiert und die gesamte Nachbearbeitung automatisiert haben, erntet man oft hochgezogene Augenbrauen. Wir haben früh gelernt, dass Erklären nicht ausreicht; Demonstration ist entscheidend. Deshalb wird unser kommender Auftritt auf dem wichtigsten Event der Dentalbranche Live-Produktionsläufe beinhalten. Besucher können komplette Zyklen von Anfang bis Ende verfolgen und genau sehen, was die Technologie leistet.

Die technischen Herausforderungen waren enorm. Um die für medizinische und dentale Anwendungen erforderliche Maßgenauigkeit und Prozessstabilität zu erreichen, musste jedes einzelne Subsystem mit höchster Präzision entwickelt werden. Unser Team verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der additiven Fertigung und hat die Mechanik, Prozesssteuerung und Software über Jahre hinweg kontinuierlich weiterentwickelt. Dabei gab es keine schnellen Lösungen oder Abkürzungen.

Die womöglich wichtigste Erkenntnis ist, dass der Weg von einem funktionierenden Prototypen hin zu einem marktreifen Produkt genauso viel Fokus auf die Unternehmensstruktur verlangt wie auf die Technologie selbst. Vertrieb, Finanzsysteme, Serviceprozesse und Lieferketten spielen eine entscheidende Rolle dabei, ob eine Innovation erfolgreich auf den Markt kommt oder in der Entwicklungsphase stehen bleibt. Genau auf den Aufbau dieser Strukturen habe ich mich seit meinem Einstieg bei FUGO besonders konzentriert.

Die Baukammer rotiert, um eine Zentrifugalkraft zu erzeugen.

3DN: Was sind die wichtigsten Ziele von FUGO 3D für die kommenden Jahre?

Kurzfristig konzentrieren wir uns darauf, unsere Technologie gemeinsam mit ersten Produktionspartnern in den praktischen Einsatz zu bringen. Nachdem wir das System im Februar auf der LMT Lab Day in Chicago vorgestellt haben, werden wir im Laufe dieses Jahres erste Beta-Systeme ausliefern. Dentallabore und Fertigungsunternehmen sollen damit die Möglichkeit erhalten, die Technologie direkt unter realen Produktionsbedingungen zu testen und zu bewerten.

Über den Dentalbereich hinaus sehen wir großes Potenzial in der Hörakustik, wo individuell gefertigte Ohrstücke ähnliche Anforderungen an Präzision und Produktionsgeschwindigkeit stellen. Auch in der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungssektor besteht großes Interesse an unserer Fähigkeit, Werkzeuge, Vorrichtungen und Bauteile mit minimalem Arbeitsaufwand herzustellen. Hersteller von Medizinprodukten profitieren wiederum von der hohen Prozessstabilität und den umfangreichen Dokumentationsmöglichkeiten unserer Plattform. All diese Branchen bieten aus unserer Sicht erhebliches Wachstumspotenzial.

Parallel dazu arbeitet unser Entwicklungsteam kontinuierlich an der Weiterentwicklung der Plattform. Wir verfügen bereits über mehrere Patente, weitere Patentanmeldungen befinden sich aktuell im Verfahren. Die Roadmap umfasst unter anderem größere Bauvolumen, eine breitere Materialkompatibilität sowie erweiterte Funktionen für das Management mehrerer Systeme. Unser Ziel ist es, unsere technologische Führungsposition weiter auszubauen und gleichzeitig die Produktion so zu skalieren, dass wir die steigende Nachfrage auf internationalen Märkten bedienen können.

3DN: Möchten Sie unseren Lesern zum Abschluss noch etwas mit auf den Weg geben?

Die additive Fertigung verspricht schon seit langem, die Produktion zu revolutionieren, doch fragmentierte Arbeitsabläufe und arbeitsintensive Nachbearbeitung haben dieses Potenzial bisher eingeschränkt. Mit FUGO wollten wir genau dieses Problem lösen: ein System entwickeln, das wirklich produktionsreife Bauteile in einem einzigen automatisierten Prozess herstellen kann. Weitere Informationen finden Sie auf unserer Website www.fugo3d.com sowie auf LinkedIn.

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*Bildnachweis: FUGO Precision 3D