Erkundung der wichtigsten Prototypentechnologien für die Produktentwicklung

Prototyping ist ein Schritt im Designprozess neuer oder überarbeiteter Produkte, der es Designteams ermöglicht, Produkte auf Mängel zu prüfen, mögliche Verbesserungsbereiche zu identifizieren und das Produkt potenziellen Investoren oder dem Zielmarkt vorzuführen. In den meisten Fällen umfasst dieser Prozess die Herstellung von Modellen unterschiedlicher Funktionalität aus verschiedenen Materialien unter Einsatz verschiedener Prototypentechnologien. Zu diesen Technologien gehören die subtraktive und additive Konstruktion sowie die softwarebasierte Darstellung. Bei den ersten beiden Methoden wird Material von einem Block oder einer Modelliermaterialplatte entfernt oder Schicht für Schicht Material zu einem Modell hinzugefügt. Der dritte Prototyp-Technologietyp wird zur Demonstration von Softwareprodukten verwendet.

Der Proof of Concept ist ein wichtiger Teil des Designprozesses für neue oder überarbeitete Produkte. Durch die Erstellung eines Prototypmodells eines vorgeschlagenen Produkts kann ein Designteam den Entwurf auf Funktionalität, Fehler und ästhetische Qualitäten prüfen, bevor er in die endgültige Fertigungsphase übergeht. Prototypenmodelle werden mit verschiedenen Techniken hergestellt und können je nach den erwarteten Ergebnissen des Prototyping-Prozesses voll funktionsfähig sein oder gar nicht. Die häufigsten Kategorien, in die Prototypentechnologie fällt, sind additive, subtraktive und Softwaregruppen.

Bei der additiven Prototypentechnologie, auch Rapid Prototyping genannt, kommen Techniken zum Einsatz, bei denen einem leeren Blatt Material hinzugefügt wird. Dazu gehören die Techniken des direkten Metall-Laser-Sinterns (DMLS), des selektiven Laser-Sinterns (SLS) und der Stereolithographie (SLA). Bei den meisten dieser Verfahren wird ein Laser verwendet, um die Form des Modells in einer flüssigen oder pulverförmigen Basis nachzuzeichnen, die sich bei Kontakt mit dem Laserstrahl verfestigt. Anhand einer CAD-Darstellung (Computer Aided Design) des Modells baut der Laser den Prototyp nach und nach Schicht für Schicht auf, bis er fertig ist. Dreidimensionaler Druck (3DP) und Elektronenstrahlschmelzen sind zwei ähnliche additive Prototyping-Verfahren.

Bei der subtraktiven Prototypentechnologie werden verschiedene Arten herkömmlicher CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) verwendet, um Material von einem Block Modellierungsmaterial zu entfernen und den fertigen Prototyp freizulegen. Auch diese Maschinen werden durch die in einer CAD-Datei enthaltenen Details angetrieben. Die maschinelle Bearbeitung ist als primärer subtraktiver Prototyping-Prozess bekannt. Das Gießen von Modellen aus Harzen wird auch als subtraktives Verfahren bezeichnet, da das Material zunächst maschinell von einem Aluminium- oder Gipsblock abgetragen wird, um die verwendeten Formen herzustellen. Diese Art von Prozess wird als sekundäres subtraktives Prototyping bezeichnet.

Die Software-Prototyping-Technologie ist in der Regel weitaus einfacher und kostengünstiger als die Herstellung physischer Modelle. Prototypprogramme werden in der Regel während ihrer Entwicklung getestet, sodass die Fehlererkennung und -verfeinerung ein fortlaufender Prozess während der Entwicklung und nicht ein spezifisches Ereignis ist. Sobald Betaversionen verfeinert wurden, werden sie häufig für Betriebstests in einer Live-Umgebung freigegeben.

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