Wenn Design und Herstellung von Musikinstrumenten auf Technologie und Kunst treffen, kann etwas wirklich Wunderschönes entstehen. Mit seinem Unternehmen S-Mute ist es Nathan Sobieralski gelungen, 3D-Druck mit seiner langjährigen Erfahrung in der Welt der klassischen Trompete zu kombinieren und damit einen erfolgreichen, schnell wachsenden Ein-Mann-Betrieb aufzubauen.
Mithilfe des Ecosystems der Fuse-Serie für selektives Lasersintern (SLS) entwickelte Sobieralski innovative neue Trompeten- und Posaunendämpfer und begann, diese im großen Maßstab herzustellen. Heute verfügt er über eine starke Kundenbasis und eine agile Fertigungsplattform, und das alles als Designer, Betreiber und Abwickler in Einem.
„Ich habe mich schon immer für Produktdesign und Fertigungstechnik interessiert. Das Tolle an der Zeit, in der wir leben, ist, dass man eine Idee haben und sie schließlich in den eigenen Händen halten kann! Das Ecosystem der Fuse-Serie ist wirklich großartig, wenn es um die Fertigung professioneller Produkte geht.”
Nathan Sobieralski, Eigentümer, S-Mute
Herumspielen, Umdenken, Produkt entwickeln
Sobieralski baute einen umfangreichen Produktkatalog auf, und dank des SLS-3D-Drucks ist es ihm nun möglich, Tausende von Einzelkomponenten in Serie zu produzieren und damit mit der wachsenden Nachfrage Schritt zu halten.
Sobieralski spielt seit seiner Kindheit Trompete und hat sogar einen Doktortitel, der dies belegt. Die Beherrschung dieses Insturments und die Erweiterung des Zugangs zur Musik sind zwei seiner großen Leidenschaften: Er ist Professor für Trompete an der California State University in Fresno, und spielt sowohl bei den Fresno Philharmonic als auch im Sequoia Symphony.
Obwohl seine Interessen und seine Karriere auf die musikalische Darbietung ausgerichtet sind, interessierte er sich schon immer dafür, wie Dinge hergestellt werden, wie sie zusammengesetzt sind und wie man bestehende Designs verbessern kann. Wie viele großartige technische Ideen wurde auch S-Mute aus einer Not, einer Ineffizienz heraus geboren, die Sobieralskis Alltag beeinträchtigte.
Wenn man ein Blechblasinstrument spielt, muss man manchmal einen Dämpfer verwenden, ein Utensil, das in den Schalltrichter eingesetzt wird und den Klang verändert – aber auch die Stimmung oder Tonhöhe in unerwünschter Weise verändern kann. Um dieses Stimmungsproblem zu beheben, ändern die Blechbläser manuell die Dicke der Korken auf dem Dämpfer, um die Tiefe des Dämpfers im Schalltrichter des Instruments und damit seine Tonhöhe zu verändern. Bevor es S-Mute gab, mussten die Spieler den Korken herunterfeilen und hoffen, dass die tiefere Position des Dämpfers die gewünschte Wirkung erzielen würde. Allzu oft stellten sie jedoch fest, dass sie sich verschätzt hatten, was dazu führte, dass sie das ganze Prozedere mit neuen Korken von vorne beginnen mussten.
Dämpfer sind Utensilien, die in die Schalltrichter von Blechblasinstrumenten eingefügt werden, um den Klang zu verändern. Sie können sich jedoch oft negativ auf die Stimmung oder die Tonhöhe auswirken, wenn sie nicht genau an der richtigen Stelle im Innern des Trichters platziert werden.
„Ich hatte lange Zeit den Gedanken, dass es großartig wäre, wenn wir die Korken einfach abnehmen und verschiedene Stärken aufsetzen könnten, ohne neue Korken schnitzen zu müssen”, so Sobieralski. Und so war ein neues Produkt und ein neuer Ingenieur geboren.
Entwicklung von ersten Designs
Sobieralskis erste Entwürfe wurden mit einem FDM-3D-Drucker gedruckt (links), was eine umfangreiche Nachbearbeitung erforderte. Seine mit SLS-3D-Druck hergestellten Dämpfer (rechts) boten ihm die nötige Gestaltungsfreiheit und Maßgenauigkeit, ohne dass er Schichtlinien wegschleifen musste.
Sobieralski verfügte bereits über CAD-Erfahrung und begann einige frühe Entwürfe auf einem FDM-Drucker (FDM = Fused Deposition Modeling) zu drucken, den er ursprünglich für seinen Sohn während der Pandemie gekauft hatte. In der Branche der Blasinstrumente hatten zwar schon andere 3D-Druck für Dämpfer ausprobiert, die meisten davon mit preiswerten FDM-Druckern, aber niemandem war es zuvor gelungen, einen modularen, innovativen Ansatz zu entwickeln, den Sobieralski sich vorstellte.
„Ich habe ein System entwickelt, das ziemlich gut zu funktionieren schien, und innerhalb eines Jahres nach dem Beginn der Herstellung wurde mir ein Patent erteilt. Seitdem produzieren wir Dämpfer für den Endverbrauch. Zuerst begannen wir mit einem FDM-Drucker als Einstieg, bevor wir mit einem großen Core XY FDM-System weitermachten und mittlerweile arbeiten wir mit SLS und dem Fuse”, sagt Sobieralski.
Da FDM kostengünstig und selbst unter 3D-Druck-Neulingen bekannt ist, lag es für Sobieralski auf der Hand, damit Prototypen zu drucken und seine ersten Konzepte vor anderen Akteuren zu präsentieren. Doch schon bald wurde der Mangel an Konsistenz zu einem Problem, da S-Mute schnell wuchs und höhere Volumina in der Fertigung erforderlich wurden. „Ich habe viel an der Firmware herumgetüftelt und einiges unternommen, um sie richtig einzustellen. Ich weiß, dass man mit FDM arbeiten kann, aber ich habe viel Zeit damit verbracht, herumzubasteln und Nachbearbeitungen vorzunehmen, selbst mit dem teureren System”, sagt Sobieralski.
Dämpfer sind erfahrene Utensilien, die von Musikern beim Spielen in verschiedensten Settings verwendet werden, so zum Beispiel bei Konzerten von Orchestern oder bei anderen sehr formellen Ereignissen. Jedes Teil des Instruments muss professionell aussehen und sich in das symphonische Erlebnis einfügen. Die FDM-gedruckten Dämpfer erfüllten zwar ihren Zweck, doch Sobieralski hatte zu viel Zeit darauf verwendet, sicherzustellen, dass sie trotz Abweichungen bei Filament oder Hersteller gut funktionierten und gut aussahen. „Ich erhielt unterschiedlich aussehende Chargen und hatte damit zu kämpfen, dass Wasser in sie eindrang, außerdem war die Konsistenz wirklich schlecht. Sie herzustellen dauerte ewig und sie mussten flach sein, um mit dem Druckbett gedruckt werden zu können”, so Sobieralski.
Kreative Innovationen mit SLS
Auf der linken Seite befindet sich ein traditioneller Dämpfer mit einem in SLS gedruckten abnehmbaren Korkadapter. Rechts ist ein traditioneller Dämpfer mit seinem nicht entfernbaren, in einem schlechten Zustand befindlichen werkseigenen Korken zu sehen.
Als er sich mit anderen 3D-Druckverfahren befasste, fiel ihm ein Vorteil des SLS-Verfahrens besonders ins Auge: Dank der selbsttragenden Eigenschaften des Pulverbetts wäre es damit möglich, organische, geschwungene Formen wie das Innere des Trompetenschallrohrs zu drucken.
„Ich lernte mehr über SLS – und dass man mit diesem Medium jede beliebige Form, jede beliebige Geometrie, drucken kann. Ich sah, wie es funktionierte und welche Materialien man verwenden musste... Was mir an Formlabs besonders auffiel, war, dass damit ein sehr gut durchdachter Arbeitsablauf verbunden war. Eine meiner Sorgen war der Umgang mit Pulver, aber zusammen mit dem Sift schien es die logischste Lösung zu sein.”
Nathan Sobieralski, Eigentümer, S-Mute
Obwohl die Fuse-Serie im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Druckern mit Pulverbettfusion eine erschwingliche Option darstellt, fiel Sobieralski die Entscheidung nicht leicht. Sein Unternehmen befand sich gerade in der Anfangsphase, und alle Ausgaben wären eine persönliche Investition. Nachdem er jedoch Probedrucke erhalten und einen Firmenkredit genehmigt bekommen hatte, installierte Sobieralski 2022 seinen ersten Drucker der Fuse-Serie sowie Fuse Sift an seiner Wohnadresse.
Der Arbeitsablauf ist zwar komplexer als bei einem durchschnittlichen FDM-Druck, doch Sobieralski erhielt beim Onboarding und der Optimierung Unterstützung vom Formlabs Supportteam.
„Der Service ist phänomenal. Alle auftretenden Probleme wurden sofort und effektiv gelöst. Meiner Erfahrung nach tut das Team alles in seiner Macht Stehende, um Probleme zu lösen – auch wenn gerade keine sofortige Lösung möglich ist. Ich kann das Service-Team wirklich nicht genug loben; es ist wirklich einsame Spitze.”
Nathan Sobieralski, Eigentümer, S-Mute
MIt dem Fuse auf Produktionskurs
Dank der kompakten Größe des Ecosystems der Fuse-Serie konnte Sobieralski eine voll funktionsfähige Produktionsstätte einrichten, ohne große Investitionen in eine bestehende Anlage tätigen zu müssen.
Das Ecosystem der Fuse-Serie ermöglicht die Serienproduktion von Tausenden von Endverbrauchsteilen pro Woche, ohne dass zusätzliche Mitarbeiter eingestellt werden müssen und damit verbundene Lohnkosten anfallen.
Als Sobieralskis Design in seiner Community und der weltweiten Branche für Blechblasinstrumente immer bekannter wurde, lernte er, wie er seinen Arbeitsablauf mit dem Fuse-Ecosystem optimieren konnte. Das Drucken sowohl der Dämpferschale als auch der Korkstücke bedeutet, dass seine Produkte funktional ineinander und zueinander passen. „Wenn ich einen Dämpfer verkaufe, kann man bis zu 10 verschiedene Korkstärken dazu kaufen. Außerdem gibt es drei Korken pro Stärke, daher kommt ein Großteil meines Fertigungsvolumens. Ich drucke 1600 dieser Korken auf einmal”, so der Erfinder.
2024 rechtfertigten das Volumen und die steigende Nachfrage eine zusätzliche Investition – ein zweiter Drucker der Fuse-Serie musste her, den Sobieralski dank seines bisherigen Erfolgs komplett selbst finanzierte. Sobieralski hat sich auch auf das Design von Posaunendämpfern spezialisiert. „Das kommt gerade in Schwung. Ich stelle momentan eine jede Menge Posaunen-Dämpfer her. Was das Volumen angeht, so kann ich 40 dieser Dämpfer in zwei Konstruktionskammern produzieren.“
Dank der Anordnungs- und Packungsfunktionen von PreForm lassen sich Teile problemlos in Serie fertigen und Pulver so effizient wie möglich einsetzen.
Die engen Toleranzen und die hohe Genauigkeit, die bei der Fuse-Serie möglich sind, erleichtern das Drucken von ineinander greifenden Teilen und Schiebeelementen wie diesen.
Aber selbst wenn zwei Drucker laufen, ist es immer noch ein Ein-Mann-Betrieb. Der Workflow der Fuse-Serie macht es möglich, Ein-Mann-Betrieb, Fulfillment-Anbieter, Werbeagentur und Vertriebsteam gleichzeitig zu sein. In einer kürzlich erschienenen Rezension im Formlabs Forum drückte Sobieralski es am treffendsten aus, indem er sagte: „Ich bin kein großes Unternehmen mit einem riesigen Budget für Forschung und Entwicklung und tonnenweise Angestellten. Meine Anforderung ist, dass die Geräte effizient sind und qualitativ hochwertige Teile mit minimalen Ausfallzeiten produzieren. Und Formlabs hat diese Anforderung für mich erfüllt.”
Um mehr über das Ecosystem der Fuse-Serie zu erfahren, besuchen Sie unsere Website. Fordern Sie einen kostenlosen 3D-Probedruck an und testen Sie das Material selbst.