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Produktionsprozess - Additive Fertigung

Rapid Prototyping

Auszug aus
Andreas Gebhardt

3D-Drucken

10/2014, 200 Seiten, € 39,99
ISBN: 978-3-446-44238-2
Seiten 8-11

Rapid Prototyping ist ein Überbegriff verschiedener Fertigungsverfahren für die schnelle Produktion von Prototypen (Musterbauteilen). In den meisten Fällen können diese Teile nicht belastet werden. Sie vermitteln lediglich einen räumlichen Eindruck zur Beurteilung der allgemeinen Erscheinung und der Proportionen.

Rapid Prototyping ermöglicht schnell und kostengünstig die räumliche Visualisierung von Konzeptbauteilen auf der Basis von dreidimensionalen CAD-Daten. Mit Bezug auf die Anwendungsebene „Rapid Prototyping“ können zwei Unterebenen festgelegt werden: „Solid Imaging“ (Erzeugung einer dreidimensionalen Abbildung, oder einer Skulptur) und „Concept Modeling“ (Erzeugung eines Konzeptmodells) einerseits und „Functional Prototyping“ (Erzeugung eines Funktionsprototyps) andererseits.

Konzept- und Anschauungsmodelle

Dachkonstruktion für ein Cabriolet: dieses Konzeptmodell wurde aus Polyamid im Laser-Sintering-Verfahren hergestellt. (Quelle: CP GmbH)

„Solid Imaging“ oder „Concept Modeling“ erzeugen eine Bauteilfamilie, die zur Verifizierung eines Basiskonzeptes dienen. Die Teile ähneln einer dreidimensionalen Abbildung oder einer Plastik. In den meisten Fällen können sie nicht belastet werden. Sie vermitteln lediglich einen räumlichen Eindruck zur Beurteilung der allgemeinen Erscheinung und der Proportionen. Daher werden diese Teile auch „showand-tell models“ (Anschauungsmodelle) genannt.

Maßstäbliche Konzeptmodelle werden oft eingesetzt, um komplexe CAD-Zeichnungen zu veranschaulichen. In diesem Zusammenhang werden sie auch als „Datenkontrollmodelle“ (data control models) bezeichnet: Die Überprüfung der Bemaßung dient nicht nur der Kontrolle der CAD-Daten, sondern stellt auch die Grundlage für sich entwickelnde interdisziplinäre Diskussionen dar, z. B. hinsichtlich Verpackungsfragen.

Farbige Modelle, hergestellt mittels des Pulver-Binder-Prozesses „3D Printing“ (3DDrucken) stellen geschätzte Werkzeuge für die Konzeptentwicklung dar. Die Einfärbung unterstützt das Erkennen problematischer Zonen eines Produktes und dient der Straffung der Diskussion.

Funktionsprototypen

Luftauslassgitter für Pkw: Mit diesem verstellbaren Funktionsprototyp kann geprüft werden, wie die Luftverteilung erfolgt. Es wurde mittels Stereolitografie in einem Stück gefertigt. (Quelle: 3D Systems)

„Functional Prototyping“ (Erzeugung eines Funktionsprototyps) wird angewendet, um Funktionen eines späteren Produktes zu überprüfen und darzustellen oder die Produktionsentscheidung zu treffen, auch wenn das Modell nicht als endgültiges Teil genutzt werden kann. (Geb 13)

Als Beispiel ist im Bild oben ein Luftauslassgitter dargestellt. Der Funktionsprototyp kann dazu verwendet werden, die Luftverteilung in einem sehr frühen Stadium der Produktentwicklung zu überprüfen. Das Bauteil wurde mittels Stereolitografie in einem Stück gefertigt.

Der Stereolitografie-Prozess erzeugt eine glatte Oberfläche, die die spätere Serienqualität imitiert. Allerdings ist diese Art der Herstellung bedingt durch die mechanischen und besonders die thermischen Eigenschaften des Materials sowie die Farbe und den resultierenden hohen Preis für eine Serienfertigung nicht akzeptabel. Die beweglichen Teile wurden angefertigt, indem eine Verbindungsschicht innerhalb der Lagerung teilausgehärtet blieb. Im Anschluss wurde das nicht ausgehärtete Material von Hand entfernt. Danach war der Machanismus zum Test bereit.

Auszug aus
Andreas Gebhardt

3D-Drucken

10/2014, 200 Seiten, € 39,99
ISBN: 978-3-446-44238-2
Seiten 8-11
Weiterführende Information
  • Additive Fertigung

    Welche Verfahren und Anwendungen bewähren sich in der Praxis des Werkzeug- und Formenbaus? Welche Maschinen sind bereits auf dem Markt und wohin geht die Entwicklung? Wir erklären Grundlagen, verfolgen Trends und lassen Experten zu Wort kommen.   mehr

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