Rapid Prototyping Verfahren
Der Begriff Rapid Prototyping bezeichnet besonders schnelle Verfahren für den Bau von Prototypen. Es handelt sich hierbei um einen Oberbegriff: Für das Rapid Prototyping Verfahren kommen vielfältige Methoden zum Einsatz, der gemeinsame Nenner ist die vergleichsweise kurze Herstellungszeit.
Bei sämtlichen Verfahren nutzen die Produzenten CAD-Daten. Diese digitalen und dreidimensionalen Daten ermöglichen die unmittelbare Umsetzung: Die eingesetzten Geräte oder Maschinen fertigen in kurzer Zeit den gewünschten Prototypen. Die zugrunde liegenden CAD-Daten garantieren in Kombination mit hochwertiger Technik eine beeindruckende Präzision und Wiederholungsgenauigkeit.
Definition: Rapid Prototyping Verfahren und Varianten
Das Grundprinzip des Rapid Prototyping lässt sich auch für andere Zwecke anwenden. Mit dem Rapid Tooling und dem Rapid Manufacturing gibt es zwei Formen, die eng mit dem Rapid Prototyping zusammenhängen. Beim Rapid Tooling stellen Unternehmen Werkzeuge her, beim Rapid Manufacturing produzieren sie Endprodukte. Auch diese Verfahren zeichnen sich durch ihre Schnelligkeit aus. Zwischen diesen verschiedenen Varianten sind die Übergänge fließend. Firmen nutzen zum Beispiel das Rapid Prototyping und gehen bei einem zufriedenstellenden Ergebnis sofort zum Rapid Manufacturing über. Insbesondere für die Serienproduktion mit kleineren Stückzahlen eignen sich dieselben Geräte und Maschinen, die Betriebe zuvor für das Rapid Prototyping verwendet haben.
Typische Verfahren für das Rapid Prototyping
Für das Rapid Prototyping kommen eine Vielzahl an Methoden infrage. In jüngster Zeit spielen unter anderem 3-D-Drucker eine zunehmend wichtige Rolle. Die Verfahren unterscheiden sich bei der konkreten Funktionsweise und beim verwendeten Material für die Werkstücke. Sie lassen sich nach mehreren Kriterien unterteilen. Additive Fertigungsverfahren wie der 3D-Druck (Binder Jetting), die Stereolithografie (SL) und das Selektive Lasersintern (SLS) zeichnen sich durch einen schichtweisen Materialauftrag aus. Bei anderen Verfahren wie dem Hydroforming nutzen die Unternehmen ein speziell hergestelltes Werkzeug, mit dem sie anschließend den Prototypen herstellen.
Bei den Werkstoffen gibt es ebenfalls eine große Vielfalt. Wenn Firmen Prototypen aus Kunststoffen produzieren wollen, eignen sich Verfahren wie das Space Puzzle Molding (SPM), das Selektive Laserschmelzen, die Stereolithografie und das Multi Jet Modeling (MJM).Die exakte Art der eingesetzten Kunststoffe differiert.
Für das Rapid Prototyping beim Werkstoff Metall hat sich das Hydroforming etabliert. Alternativen sind das Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und das Laser Engineered Net Shaping (LENS).
Hydroforming als anerkanntes Verfahren für Metallteile
Unternehmen wie FLUID forming setzen beim Rapid Prototyping auf die Innenhochdruckumformung. Im ersten Schritt erstellen sie auf Basis der 3D-Daten eine Machbarkeitsanalyse. Anschließend konstruieren sie das Werkzeug und führen mit diesem die Umformung des Werkstoffs durch. Bei FLUID forming kommt hierfür die Maschine FormBalancer zum Einsatz. Nach einem Laserbeschnitt vermessen die Experten den entsprechenden Prototypen – dieser letzte Arbeitsschritt dient der Kontrolle.
Gründe für das Rapid Prototyping
Beschleunigte Verfahren beim Prototypenbau gehen mit relevanten Vorteilen her. An erster Stelle verdient die Zeitersparnis Erwähnung. Die Zeitspanne vom Entwurf bis zum fertigen Prototypen verkürzt sich deutlich. Die beteiligten Ingenieure können den Prototypen auch problemlos optimieren, wenn die ersten Resultate nicht ihren Vorstellungen entsprechen. Sie identifizieren die vorhandenen Mängel, ändern die CAD-Konstruktion und lassen unmittelbar einen neuen Prototypen herstellen. Bei gewöhnlichen Verfahren des Prototypenbaus führen diese Optimierungen zu massiven Verzögerungen. Die Zeitersparnis bedeutet zugleich eine Kostenminimierung: Auch aus finanzieller Sicht lohnt sich das Rapid Prototyping Verfahren.
Häufig gestellte Fragen zum Rapid Prototyping
Dieser Begriff bezeichnet sämtliche Verfahren, die den raschen Bau von Prototypen ermöglichen. Dazu benötigen die Hersteller CAD-Daten. Als Fertigungsverfahren eignen sich unter anderem diverse additive Methoden und Umformungstechniken.
Alle Verfahren des schnellen Prototypenbaus minimieren den Zeit- und Kostenaufwand. Die Zeit- und Kostenersparnis erhöht sich, wenn Ingenieure aufgrund Optimierungsbedarfs mehrere Prototypen hintereinander herstellen müssen. Zudem entsteht auf Grund der kurzen Prototypenentwicklung ein klarer Wettbewerbsvorteil gegenüber Marktbegleitern, die Prototypen auf konventionellem Wege herstellen.
Die Maschinen für das Rapid Prototyping sind teuer. Für die meisten Unternehmen lohnen sich diese Investitionen nicht. Diesen Nachteil meiden sie, wenn sie die Produktion von Prototypen an externe Dienstleister wie FLUID forming auslagern.
Hierbei handelt es sich um sämtliche Teile, die das Ergebnis des Rapid-Prototyping-Prozesses sind. Beispiele sind einzelne Bauteile und Werkzeuge.
Das Rapid Prototyping findet in allen Industriebranchen Anwendung. FLUID forming produziert unter anderem für Unternehmen der Elektroindustrie, der Medizintechnik und der Automobil- sowie Luftfahrtindustrie Prototypen.
