Was ist Rapid Prototyping?
In dieser neuen Artikelserie möchten wir Ihnen unseren Beruf, seine Herausforderungen, seine Schwierigkeiten, aber auch seine unendlichen Möglichkeiten näher bringen. Wenn Sie Fragen oder Themen haben, die Sie hier gerne weiterentwickelt sehen würden, kontaktieren Sie uns bitte.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Rapid Prototyping?
Das Rapid Prototyping umfasst eine Reihe von Technologien, die die Herstellung eines Prototyps, eines Teils oder einer Baugruppe ermöglichen, die in größerem Maßstab eingeführt werden soll. Dank neuer Technologien, insbesondere der CNC-Bearbeitung und des 3D-Drucks, ist die schnelle Herstellung von Prototypen einfacher, effizienter und billiger geworden als je zuvor
CNC-Bearbeitung
Die CNC-Bearbeitung ist eine subtraktive Methode. Diese wird häufig verwendet, um Gegenstände mit hoher Präzision herzustellen. Daher wird es in der Automobilindustrie, bei der Herstellung von Metallgegenständen und in der Luft- und Raumfahrtindustrie stark befürwortet. Die CNC-Bearbeitung ist jedoch schwieriger zu handhaben und stößt bei bestimmten Geometrien an ihre Grenzen.
3D-Druck
Der 3D-Druck ist ein additives Verfahren. Durch das Übereinanderlegen von Materialschichten (Kunststoff oder Metall) lässt sich damit jede beliebige Form herstellen. In Verbindung mit der Topologieoptimierung (siehe unten) hat der 3D-Druck viele Vorteile gegenüber der CNC-Bearbeitung.
Bei der Produktentwicklung und -herstellung kann das schnelle Auffinden und Beheben von Designfehlern Unternehmen dabei helfen, teure Überarbeitungen und den Wechsel von Werkzeugen auf halbem Weg zu vermeiden.
Mithilfe von Rapid Prototyping können Ingenieure Prototypen, die in Aussehen und Leistung den Endprodukten ähneln, gründlich testen und so das Risiko von Problemen bei der Nutzung und Herstellung verringern, bevor sie in die Produktion gehen.
Bei Axis haben wir uns seit 1997 auf verschiedene 3D-Drucktechniken spezialisiert. Dadurch können wir schnelle Prototypen und bei Bedarf sogar sogenannte Mini- oder Kleinserien von bis zu 5.000 Stück anbieten.
Wenn Sie mehr über die verschiedenen 3D-Drucktechnologien, die bei Axis zum Einsatz kommen, erfahren möchten, finden Sie auf jeder Seite eine ausführliche Erklärung sowie ein erklärendes Video.
Die 2 Hauptanwendungen von Rapid Prototyping
Ästhetische Prototypen
Start-ups und die Entwicklungsabteilungen großer Konzerne wissen das nur zu gut. Wenn es darum geht, zukünftige Investoren oder Führungsteams zu überzeugen, gehört ein Prototyp zu einer wesentlichen Phase des Projekts. Eine Zeichnung sagt mehr als tausend Worte, aber ein Prototyp sollte tausend Zeichnungen wert sein! Das Objekt so anfassen zu können, als wäre es die endgültige Version mit denselben mechanischen oder ästhetischen Eigenschaften, ist entscheidend, um schnell voranzukommen. Technologien wie die
SLA
ermöglichen es, Teile von visuell gleichwertiger Qualität wie beim Kunststoffspritzguss herzustellen. Ein Ausdruck kann auch bearbeitet werden, damit er dem Produkt für eine Ausstellung oder Messe genau gleicht (Schleifen, Malen, Lackieren …). Die Automobilindustrie nutzt diese Technologie häufig für die Gestaltung neuer Scheinwerfer, da sie es ermöglicht, schnell eine genaue Nachbildung (Transparenz und Farbe) des Teils zu erstellen.
Auch Konsumgütermarken können sie nutzen, um neue Verpackungen oder Produktformen zu testen. Diese Prototypen werden dann Testkonsumenten in „Fokusgruppen“ vorgestellt, in denen die Meinung der zukünftigen Kunden ausgewertet wird. Je näher der Prototyp am Endergebnis ist, desto aussagekräftiger ist das Feedback. Eine Farbe, die Haptik des Materials und die Art und Weise, wie die Benutzer es in die Hand nehmen werden, werden Schlüsselinformationen sein, um das Endprodukt zu verändern.
Funktionale und dimensionale Prototypen
Bevor die Produktion von mehreren tausend Einheiten beginnt, ist es wichtig zu wissen, ob das entworfene Teil den technischen Spezifikationen entspricht. Die schnelle Herstellung von Prototypen wird zu einem Schlüsselelement in der Industrialisierungsphase. Ein Prototyp aus demselben Material wie das endgültige Teil kann daher helfen, die Schlüsselelemente des Projekts zu bestätigen. Es gibt viele verschiedene Harze, Filamente oder Sinterpulver, die den Bedarf von Ingenieuren decken. Dies reicht von einfachem ABS, Polypropylen, PA6, PA12 bis hin zu Titan, verschiedenen Stählen, Kupfer und Aluminium. Sehen Sie sich unsere
Materialblätter
um die beste Option für Ihr Projekt zu finden. Und sollte sie einmal nicht da sein, können Sie uns
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um das Problem zu beheben.
Funktionale Prototypen können daher in Baugruppen eingefügt werden, um die mechanische Festigkeit des Materials zu validieren. Mithilfe von Verschleißtests können die Entscheidungen der Ingenieure überprüft werden, und es kann sogar entschieden werden, ob das Material gewechselt oder das Teil verändert werden soll.
Ein weiterer Vorteil der Entwicklung eines funktionierenden Prototyps besteht tatsächlich darin, dass Sie mehrere Prototypen gleichzeitig erstellen können. Wo man mit herkömmlicher Fertigungstechnologie für jede Version eine Form herstellen müsste, reicht es, seine 3D-Datei zu bearbeiten, um eine Variante seines Prototyps zu erhalten.
Dieser Ansatz ist ideal für Designer, die ihren Kunden kleine Änderungen vorschlagen können, um eine große Auswahl zu bieten. Und was die Produktionsgeschwindigkeit angeht, wird das keine Auswirkungen haben, da die Teile gleichzeitig und nicht nacheinander gedruckt werden können.
Die 3 wichtigsten Vorteile von Rapid Prototyping
Kosten senken
Das Rapid Prototyping ermöglicht somit die Herstellung von Prototypen ohne teure Werkzeuge, wobei die Leistung des Endprodukts gewährleistet wird. Man ist also in der Lage, verschiedene Varianten des zu entwickelnden Produkts zu erkunden, um die geeignetste Lösung zu wählen. Dies ist äußerst wichtig, da der Zweck eines Prototyps gerade darin besteht, das entwickelte Konzept zu bestätigen oder nicht zu bestätigen, und das Fehlen einer Form unendlich viele Änderungen zulässt.
Zeit sparen
Ohne eine Form, die verändert oder nachgebaut werden muss, „genügt“ es, die 3D-Datei zu verändern, um das Problem, das bei der vorherigen Version erkannt wurde, zu beheben. So entsteht eine schnelle Kommunikation zwischen dem Konstruktionsbüro und dem Auftragnehmer, der den Prototypen herstellt.
Wie bereits erwähnt, ermöglicht die Topologieoptimierung, bei der das Design des Teils verändert wird, um die Masse, die mechanische Festigkeit und/oder die Kosten zu optimieren, auch eine Beschleunigung des Rapid-Prototyping-Prozesses. Das optimierte Teil wird in der Regel leichter sein, aber die gleiche Festigkeit aufweisen. Weniger Material bedeutet dann eine schnellere und billigere Produktion, was in einigen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt oder der Automobilindustrie von entscheidender Bedeutung ist.
Verbesserte Kommunikation
Ob es um den Austausch zwischen den Teams innerhalb eines Unternehmens (Technik/Marketing/Vertrieb/Management), mit Kunden oder Investoren geht, ein Prototyp erleichtert die Kommunikation eindeutig. Mithilfe von Rapid Prototyping können Ingenieure Prototypen, die in Aussehen und Leistung den Endprodukten ähneln, gründlich testen und so das Risiko von Problemen bei der Nutzung und Herstellung verringern, bevor sie in die Produktion gehen.
Die Nachteile des 3D-Drucks für die schnelle Herstellung von Prototypen
Es gibt eigentlich keine Nachteile, die direkt mit der 3D-Drucktechnologie für die schnelle Herstellung von Prototypen verbunden sind. Jede von ihnen hat ihre Vorteile und Probleme, die sie auf bestimmte Anwendungen beschränken. Der Nachteil ist eher die Tatsache, dass man mehrere dieser Technologien besitzen und sie perfekt beherrschen muss, um sie optimal nutzen zu können. Viele Unternehmen rüsten sich mit Maschinen aus, aber wir empfehlen dringend, einen Fachmann zu beauftragen, der Ihnen die richtige Technologie und die richtigen Materialien für Ihr Projekt empfehlen kann. Ein Spezialist für additive Fertigung hilft Ihnen, direkt auf den Punkt zu kommen und viele Rückschläge zu vermeiden, während Sie den 3D-Druck erlernen. FDM-Einstiegsmaschinen sind heute um 200 € zu finden, können aber kaum mit Maschinen für 300.000 € konkurrieren. Außerdem sind Veredelungen wie Metallisierung oder Verchromung nicht einfach zu bewerkstelligen, wenn man nicht entsprechend ausgerüstet ist.
Die 3D-Drucktechnologien des Rapid Prototyping
Es gibt viele verschiedene Technologien für die additive Fertigung oder den 3D-Druck. Obwohl der 3D-Druck ein modernes Image und eine neue Technologie hat, gibt es ihn bereits seit den 1980er Jahren. Natürlich hat sich die ursprünglich einfache Technologie im Laufe der Zeit stark weiterentwickelt, sodass verschiedene Ansätze entstanden sind und immer mehr unterschiedliche Materialien verwendet werden.
Bei Axis verwenden wir die wichtigsten wie :
- Der 3D-Druck durch
Absetzen von geschmolzenem Draht
(FDM), bei dem ein breites Spektrum an Kunststoffen zu niedrigen Kosten verarbeitet wird. Wir arbeiten mit e-motion Tech, einem französischen Unternehmen, aber auch mit
Stratasys
, einem der Marktführer, zusammen. - Die
Stereolithografie
(SLA), ermöglicht es uns, Prototypen zu erstellen, die dank ihrer spritzgussähnlichen Druckqualität nahezu identisch mit dem Endprodukt sind. Sie ermöglicht auch die Herstellung von lichtdurchlässigen und durchsichtigen Teilen. Wir haben vor kurzem in sehr große Maschinen der Firma investiert.
Raplas
. - Die
Multi Jet Fusion
(MJF) der Marke
HP
ermöglicht die Herstellung von Prototypen zur Funktions- und Maßvalidierung. - Die
Pulversintern
(SLS), das der MJF ähnelt, bietet eine große Flexibilität bei den Materialien. - Die
Vakuumgießen
Die Gießmaschine ist ideal für die schnelle Herstellung von Prototypen in kleinen Serien von bis zu 20 Stück in hoher Qualität. - Beim RIM-Reaktionsspritzgießen, das dem Vakuumgießen ähnelt, kann man eine größere Anzahl von Teilen entwerfen.
- Die
Metallsintern
(DMLS/SLM), ermöglicht die Herstellung von Prototypen aus Metall, die entweder unbearbeitet sind oder bei Bedarf mit höchster Präzision nachbearbeitet werden können.
Diese Technologien, die sich teilweise ergänzen, ermöglichen es uns, eine beispiellose Reaktionsfähigkeit und Qualität zu bieten. Viele unserer Kunden vertrauen uns bei ihren Projekten (siehe das
Newsfeed
). Aus diesem Grund investieren wir ständig, um die neuesten auf dem Markt verfügbaren Technologien einzusetzen.
Wenn auch Sie mehr über Rapid Prototyping erfahren möchten, zögern Sie nicht
kontaktieren Sie unser Team
um den besten Ansatz für Ihr Projekt zu ermitteln.