Productontwikkeling en productie van een smart kaars

Voor startup COOS werkt Lux3D mee aan de ontwikkeling van een slimme kaars die de uitstraling van een traditionele kaars combineert met moderne technologie. Van buiten oogt het product als een normale kaars op batterijen, maar intern bevindt zich slimme elektronica waarmee de kaars gekoppeld kan worden aan een thuissysteem of geautomatiseerd kan worden binnen bijvoorbeeld de horeca.

Lux3D ondersteunt COOS bij verschillende onderdelen van het ontwikkel- en productieproces. Van de complete interne housing en slimme klikmechanismes tot het ontwerpen van de gietmallen voor de kaars zelf. Door nauw samen te werken en prototypes snel te produceren, kunnen nieuwe ideeën en technische aanpassingen direct worden getest en doorontwikkeld.

Realisatie

• Complete interne housing ontwikkeld voor de elektronica en batterijen
• Ontwerp geoptimaliseerd voor schaalbare productie met FDM 3D-printen
• Klik- en schroefmechanismes geïntegreerd in het ontwerp
• SLA-geprint mechanisme ontwikkeld voor de beweegbare vlam
• Maatwerk driedelige gietmallen ontworpen en geproduceerd
• Ondersteuning bij materiaalkeuze en optimalisatie van het gietproces
• Iteratieve productontwikkeling in nauwe samenwerking met COOS

De uitdaging

COOS ontwikkelt een slimme kaars die de sfeer en eenvoud van een traditionele kaars moet combineren met de mogelijkheden van een connected product. De kaars werkt op batterijen en kan via de interne elektronica worden verbonden met een smart-home-systeem. Hierdoor kunnen individuele kaarsen of complete groepen op afstand worden bediend en geautomatiseerd, wat ook interessante mogelijkheden biedt voor bijvoorbeeld restaurants en hotels.

Een bijzonder onderdeel van het concept is de bediening. Het lampje dat de vlam vormt, functioneert tegelijkertijd als fysieke knop waarmee de gebruiker de kaars aan en uit kan zetten.

Om al deze functionaliteit in een product met de uitstraling van een normale kaars onder te brengen, moest een compacte interne constructie worden ontwikkeld. Batterijen, PCB's, bevestigingen en mechanische onderdelen moesten samenkomen in één housing die betrouwbaar functioneert en tegelijkertijd efficiënt geproduceerd kan worden.

Het vlammechanisme

Ook het klikmechanisme achter de vlam van de kaars is door Lux3D verder uitgewerkt. De vlam heeft hierbij een dubbele functie: naast het nabootsen van een echte kaarsvlam wordt het lampje gebruikt als fysieke knop om de kaars te bedienen.

Voor dit mechanisme zijn maatvoering en een soepele beweging essentieel. Daarom wordt dit onderdeel geproduceerd met SLA 3D-printtechnologie. De hoge nauwkeurigheid en gladde oppervlakteafwerking van SLA maken het mogelijk om de kleine bewegende onderdelen vrijwel wrijvingsloos te laten functioneren.

Door FDM en SLA binnen hetzelfde product gericht te combineren, kan voor ieder onderdeel de productietechniek worden gekozen die het beste aansluit bij de gewenste eigenschappen.

Ontworpen met productie in gedachten

Vanaf het begin is rekening gehouden met de stap van prototype naar productie. De interne housing is daarom geoptimaliseerd voor FDM 3D-printen, zodat deze niet alleen als prototype kan worden gemaakt, maar ook efficiënt in grotere aantallen geproduceerd kan worden.

Dit geeft COOS de mogelijkheid om de eerste productieseries op te schalen zonder direct te investeren in kostbare spuitgietmatrijzen. Tegelijkertijd blijft het ontwerp flexibel. Wanneer uit praktijktesten of verdere ontwikkeling aanpassingen voortkomen, kunnen deze relatief eenvoudig worden doorgevoerd in de volgende productiebatch.

Voor een startup biedt deze productiemethode daarmee een interessante tussenstap tussen prototyping en grootschalige traditionele productie.

Maatwerk gietmallen voor de kaars

Naast de interne techniek heeft Lux3D ook meegewerkt aan de ontwikkeling van het productieproces voor de buitenzijde van de kaars.

Hiervoor zijn specifieke gietmallen ontworpen en geproduceerd. De geometrie van de kaars maakt het belangrijk dat het gegoten product na uitharding gemakkelijk uit de mal kan worden gehaald zonder het oppervlak te beschadigen. Daarom bestaat de ontwikkelde mal uit drie afzonderlijke delen. Na het gieten kunnen deze delen van elkaar worden genomen, waardoor de kaars eenvoudig kan worden gelost.

Tijdens dit traject heeft Lux3D niet alleen de geometrie van de mallen ontwikkeld, maar ook meegedacht over de materiaalkeuze en het optimaliseren van het gietproces. Door ontwerp, materiaal en productieproces gezamenlijk te bekijken, konden verschillende praktische problemen al tijdens de ontwikkelfase worden opgelost.

"Lux3D denkt vanaf het begin actief met ons mee en weet onze ideeën snel te vertalen naar praktische oplossingen. Dankzij de korte ontwikkelcycli kunnen we nieuwe concepten snel testen en aanpassingen direct doorvoeren. Die flexibiliteit en technische kennis zijn voor ons als startup zeer waardevol."

Nic Jenneboer

Mede-oprichter Coos Lighting

Een iteratief ontwikkelproces

Het project met COOS laat zien waar rapid prototyping en 3D-printen veel waarde kunnen toevoegen tijdens de ontwikkeling van een nieuw product. In plaats van eerst een volledig ontwerp af te ronden en vervolgens kostbare productiemiddelen te laten maken, kunnen ontwerp, elektronica en productieproces gelijktijdig worden ontwikkeld.

Nieuwe ideeën worden digitaal uitgewerkt, geproduceerd en getest. De resultaten uit deze tests vormen vervolgens direct de input voor een volgende ontwerpversie. Hierdoor kunnen zowel grote conceptuele keuzes als kleine wijzigingen rondom bijvoorbeeld PCB's, klikverbindingen of toleranties snel worden gevalideerd.

Zo ondersteunt Lux3D COOS niet alleen bij het produceren van onderdelen, maar gedurende het gehele traject van technisch concept tot een slim product dat klaar is om steeds verder opgeschaald te worden.