Rapid Prototyping


Rapid Prototyping

Was ist Rapid Prototyping?

Rapid Prototyping (RP) bezeichnet verschiedene Verfahren zur schnellen Herstellung von Prototypen. Der „schnelle Modellbau“ ermöglicht es in nur kurzer Zeit physische Modelle zu fertigen. Basis für die Modelle sind dreidimensionale CAD (Computer Aided Design) Daten. Rapid Prototyping wird in unterschiedlichsten Branchen eingesetzt. Entweder, um den Produktentwicklungsprozess zu beschleunigen, vorläufige Ergebnisse zu testen oder erste Ideen zu visualisieren. Außerdem bietet Rapid Prototyping mehr Sicherheit für den Übergang in die Serienfertigung.

Vorteile von Rapid Prototyping

  • Schnelle Fertigung
  • Effektive Präsentation von Ideen
  • Mehr Flexibilität und schnellere Anpassbarkeit
  • Kosten- und Zeitersparnis in der Produktentwicklung
  • Sofortiges funktionelles und formales Testen der Funktionen
  • Schnelleres Verarbeiten und Umsetzen von Verbesserungen
  • Verkürzung der Produktentwicklungs- und Markteinführungszeit

Wie funktioniert Rapid Prototyping

Es gibt mehrere Verfahren für das Rapid Prototyping. Die schnellste und kostengünstigste Prototypenherstellung ermöglicht der 3D Druck. Es handelt sich hier um eine additive Fertigungstechnologie. Das Bauteil wird durch schichtweises Auftragen des Werkstoffs gefertigt.

Grundlage für die Prototypenfertigung ist eine CAD (Computer Aided Design) oder 3D Programmiersoftware. Die Daten werden vom 3D Drucker ausgelesen und in das Bauteil überführt. So werden Schichten von Flüssig- Pulver oder Plattenmaterial übereinandergelegt und das Modell Schicht für Schicht aufgebaut. Die Schichten werden automatisch miteinander verbunden, der Prototyp entsteht.

Dieser schnelle Vorgang führt zu einer enormen Kosten- und Zeitersparnis im gesamten Fertigungsprozess. Prototypen sind also schnell verfügbar. Je nach Größe und Anzahl der Modelle kann die Zeit variieren, doch in der Regel können Prototypen in nur wenigen Stunden hergestellt werden. Mit Hilfe dieses Verfahrens können aber nicht nur Prototypen hergestellt werden, in gewissen Branchen werden so auch Bauteile für die Serienproduktion oder Ersatzteile gefertigt.

Bekannte Rapid Prototyping Verfahren

Selektives Lasersintern (SLS)

Beim Selektiven Lasersintern erfolgt die Herstellung der Modelle mit Hilfe eines Laserstrahls. Dabei werden verschiedene kunststoffähnliche pulverförmige Materialien wie Alumide oder Polyamide miteinander verschmolzen.

Stereolithografie (SLA)

Beim diesem Rapid Prototyping Verfahren wird das Werkstück in ein flüssiges Photopolymer abgesenkt. Danach fährt ein Laser Schritt für Schritt über den Ausgangstoff, bis die gewünschte Form erreicht ist. SLA ist ein äußerst präzises Verfahren mit dem man glatte Oberflächen erzeugen kann.

Fused Filament Fabrication (FFF)

Dieses Rapid Prototyping Verfahren ist ein Schmelzschichtungsverfahren. Hier wird das Objekt schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff hergestellt. Dabei wird meist mit dem Kunststoff ABS gearbeitet, der sehr beständig und robust ist.

Selektives Laserschmelzen (SLM)

Das Selektive Laserschmelzen ist ein Rapid Prototyping Verfahren welches für die Fertigung von Teilen aus Metall verwendet wird. Die Bauteile werden wiederum im Schichtverfahren aufgebaut.

3D Printing (3DP)

Beim 3D Printing wird das Modell aus einem gipsartigem Pulver gefertigt und Sicht für Sicht aufgetragen. Durch einen Binder haften die Schichten aneinander und verschmelzen miteinander. 3D Druck ist ein sehr kostengünstiges und besonders schnelles Verfahren.

Unterschiedliche Ausprägungen von Rapid Prototypen

Designprototyp

Ein Designprototyp wird gefertigt, damit man ästhetische und ergonomische Merkmale vorerst testen kann.

Konzeptprototyp

Der Prototyp dient dazu, um eine Idee oder ein bestimmtes Konzept zu veranschaulichen.

Funktionsprototyp

Ein Funktionsprototyp hat bereits die wichtigsten funktionalen Eigenschaften die auch das spätere Endprodukt aufweisen soll. Anhand des Funktionsprototyps können mechanische, elektrisch, akustische oder thermische Funktionen getestet und überprüft werden.

Geometrischer Prototyp

Diese Art von Prototyp ist ein maßgenaues Modell, welches für erste Montage- und Gebrauchsversuche verwendet wird. Dies dient zum Testen und Kontrollieren der Passgenauigkeit und der Toleranzen.