Kunststoff-Prototyp-Fertigung:Untersuchung von vier Kunststoff-Prototyping-Techniken

Kunststoffteile erhalten oft nicht die Anerkennung, die sie für die Rolle, die sie in unserer Welt spielen, verdienen. Es gibt kaum einen Ort, den Sie betreten, ohne sie zu finden, von Ihrer Computertastatur bis zum Deckel Ihrer Kaffeetasse. Jedes Kunststoffprodukt begann jedoch als Prototyp. Aus diesem Grund sind wir hier, um uns die verfügbaren Methoden zur Herstellung von Prototypen von Kunststoffteilen anzusehen. Fangen wir gleich an!

Die Bedeutung eines Kunststoff-Prototyp

Prototyping ist, wie Sie vielleicht wissen, ein mächtiges Werkzeug für Unternehmer und Unternehmen. Es hilft, ein physisches Produkt zu bewerten, bevor die Produktion in vollem Umfang beginnt. Ein Kunststoffprototyp ermöglicht es Ihnen, so schnell wie möglich mit der physischen Darstellung Ihres Kunststoffprodukts zu arbeiten.

Außerdem haben Sie die Möglichkeit, Ihre Ideen potenziellen Investoren vorzustellen und von ihnen testen zu lassen. Prototypen von Kunststoffteilen sind solche, die Sie Ihren potenziellen Kunden zur Verfügung stellen, um ihr Interesse an dem Produkt vor der Markteinführung einzuschätzen.

Dieser Prozess gibt Designern mit Unterstützung von Prototyping-Unternehmen die Möglichkeit, vor der Herstellung von Kunststoffprodukten entsprechende Änderungen vorzunehmen. Am Ende profitieren sowohl der Hersteller als auch der Anwender des Endprodukts. Weitere Vorteile sind:

• Testet verschiedene Designmerkmale am Kunststoffprototypen
• Überprüft die Funktionalität des Designs
• Erstellt einen Testbenchmark für die Entwicklung zusätzlicher Funktionen
• Erleichtert Kundenfeedback
• Identifiziert mögliche Defekte und Unregelmäßigkeiten mit Prototypen von Kunststoffteilen vor der Massenproduktion
• Ermöglicht die Verfeinerung der Definition für die Effizienz der Fertigung

Was Sie vor der Entwicklung eines beachten sollten Kunststoff-Prototyp

Das erste, was Sie vor der Herstellung von Kunststoffprototypen bedenken sollten, ist Ihr CAD-Modell. Das CAD-Modell (Computer-Aided Design) ist eine digitale Darstellung Ihres beabsichtigten Produkts, das Ihnen und dem Hersteller zeigt, wie das Produkt aussehen soll.

Ein CAD-Modell zeigt auch, wie die Kunststoffteile zusammenpassen und wie das Produkt als Ganzes funktioniert. Vorbereiten eines CAD-Modells hilft Ihnen bei der Erstellung eines physischen Prototypmodells, entweder visuell oder funktional.

• Visuell – Ein visueller Prototyp gibt Ihnen eine Vorstellung vom endgültigen Aussehen des Produkts. Sie brauchen keine visuellen Prototypen, um als Endprodukt zu funktionieren. Daher bietet Ihnen der 3D-Druck den günstigsten und schnellsten Weg, sie zu entwickeln.
• Funktional – Andererseits stellen Funktionsprototypen das gewünschte Endprodukt vom Material bis zur Mechanik dar. Dies sind die Arten von Prototypen, mit denen Sie Produktdesigns testen können, bevor Sie in die Massenproduktionsphase übergehen.

Unabhängig von der Art des Kunststoffprototyps, den Sie herstellen möchten, stehen mehrere Methoden zur Verfügung. Vier dieser Methoden werden jedoch häufiger verwendet. Dazu gehören:

• Vakuumgießen
• 3D-Druck
• CNC-Bearbeitung
• Spritzguss

Die Prozesse zur Herstellung von Kunststoffprototypen

Die Prototypenfertigung aus Kunststoff ist einer der flexibelsten Prozesse im Rapid Prototyping. Sie können aus einer Vielzahl von Verfahren wählen, um Ihre Prototypen-Kunststoffteile effektiv herzustellen. In diesem Abschnitt werden wir vier der effektivsten Methoden für das Kunststoff-Prototyping diskutieren.

Vakuumguss

Mit Vakuumguss können Hersteller mehrere Prototypen von Kunststoffteilen duplizieren. Es beinhaltet die Verwendung eines Urmodells, um Teile zu erstellen, die für Tests geeignet sind. Beim Vakuumgießen zur Herstellung von Kunststoffprototypen wird das Rohmaterial in eine Silikonform eingespritzt. Vor der Erstellung einer Silikonform muss jedoch ein Urmodell vorhanden sein.

Urmodelle können mittels 3D-Druck oder CNC-Bearbeitung erstellt werden. Nach Fertigstellung des Meistermodells erfolgt die Entwicklung von Gussformen auf Silikonbasis. Die Rohstoffe werden mit einer Vakuumglocke in den Formhohlraum eingespritzt. Es dauert oft etwa 30 bis 40 Minuten, um den resultierenden Guss zu härten, um eine präzise Kopie des Prototyps zu erhalten.

Der Vakuumguss ist mit einer Vielzahl von Materialien kompatibel, die von transparent bis opak reichen. Darüber hinaus können Hersteller die Silikonform wiederverwenden, um bis zu 25 Prototypen herzustellen. Dieser Prozess hilft Ihnen, Ihr Design schnell zu aktualisieren, um die Produktentwicklung und die Massenproduktion näher beieinander zu haben.

Vorteile der Wahl des Vakuumgusses für Ihren Kunststoffprototypen

Hier sind einige Hauptgründe für Vakuumguss für Rapid Prototyping:

• Es hilft Herstellern, hochpräzise Prototypen aus Kunststoffteilen mit feinen Details herzustellen.
• Die Silikonform kann innerhalb kurzer Zeit mehrere identische Prototypen nachbilden.
• Es ist ein ideales Verfahren zur Herstellung von Teilen mit komplexen Formen.
• Ein geeignetes Formmaterial ergibt einen Prototyp mit identischer Qualität wie das beabsichtigte Endprodukt.
• Es ist mit einer Vielzahl von Kunststoffmaterialien mit unterschiedlicher Steifigkeit, Flexibilität und Textur kompatibel.

3D-Druck

Additive Fertigung oder 3D-Druck umfasst mehrere Fertigungstechnologien. Es ist eine der innovativen Techniken nach Industrie 4.0, die die Fertigungswelt verändern. Wie bereits erwähnt, ist 3D-Druck ein Sammelbegriff. Drei der beliebtesten Methoden für die Herstellung von 3D-Prototypen von Kunststoffteilen sind:

Fused Deposition Modeling (FDM)

Der FDM-3D-Druck ist die beliebteste Form des 3D-Drucks, die bei der Herstellung von Kunststoffprototypen verwendet wird. Bei diesem Verfahren werden Kunststoffmaterialien durch Extrusion Schicht für Schicht aufgetragen, bis das Endprodukt entsteht.

Wenn FDM-Drucker in Industriequalität verwendet werden, können Hersteller Prototypen mit erhöhter Festigkeit und Auflösung erstellen, abhängig von den beteiligten Materialien. Es ist auch ein flexibles Verfahren, das mit mehreren Materialien kompatibel ist, darunter PLA, ABS, Nylon, PETG, Polycarbonat usw.

Stereolithographie (SLA)

FDM gibt Filamente aus, aber beim SLA-3D-Druck werden Kunststoffharzmaterialien zum Erstellen von 3D-Prototyp-Kunststoffteilen verwendet. Dabei wird ein Hochleistungslaser verwendet, der hilft, das Modell zu verfestigen, das mit einem Harzbehälter kommt. Hersteller verwenden diese Methode für verschiedene Prototyping-Zwecke, einschließlich zahnmedizinischer, medizinischer und allgemeiner Verbraucherkomponenten.

Selektives Lasersintern (SLS)

Die SLS-Technologie verwendet auch einen Hochleistungslaser. Im Gegensatz zu SLA werden jedoch pulverförmige Materialien zu einem 3D-Modell zusammengesintert. Dieser Prozess zeichnet sich durch eine Druckqualität aus, die FDM überlegen ist. Sie werden feststellen, dass Prototyp-Kunststoffteile, die mit dieser Methode erstellt wurden, funktioneller und mit höheren Auflösungen sind. Sie sind im Allgemeinen haltbarer und flexibler als FDM-Drucke.

Vorteile der Wahl des 3D-Drucks für Ihren Kunststoffprototypen

Die Verwendung des 3D-Drucks zur Herstellung Ihrer Kunststoffprototypen bietet Ihnen die folgenden Vorteile:

• Der 3D-Druck kann Ihnen helfen, Kunststoffprototypen schneller zu erstellen und gleichzeitig die Gesamtkosten des Herstellungsprozesses zu senken.
• Es ermöglicht das direkte Hochladen von CAD-Dateien in die 3D-Druckersoftware und das effektive Lesen durch die Maschine, was einen reibungsloseren Arbeitsablauf ermöglicht.
• Es ermöglicht eine flexible Materialauswahl, sodass Hersteller verschiedene Materialien testen können, wenn sie Prototypen von Kunststoffteilen herstellen.
• Mit dem 3D-Druck können Sie ganz einfach Änderungen vornehmen, indem Sie die CAD-Datei eines Produkts aktualisieren, bevor Sie sie an den Drucker senden. So können innerhalb kürzester Zeit möglichst viele Iterationen am Design vorgenommen werden.
• Hersteller mit 3D-Druckern können in der Regel innerhalb von 24 Stunden oder weniger Prototypen aus Produktdesigns erstellen.

CNC-Bearbeitung

CNC-Bearbeitung bietet eine weitere praktikable und schnelle Methode zur Herstellung von Kunststoffprototypen. Diese Technologie verwendet eine breite Palette von Werkzeugen, um 3D-Modelle Ihres Designs aus massiven Materialblöcken zu erstellen. Die Erstellung eines CNC-Prototyps aus Kunststoff beinhaltet einen subtraktiven Prozess. Das heißt, im Gegensatz zum 3D-Druck, der ein additiver Prozess ist, werden Materialien aus dem festen Block entfernt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Hersteller keine Kunststoffprototypen mit unterschiedlichen Materialien herstellen können.

Digitale Fräsmaschinen helfen, den Prozess effektiver zu gestalten. Hersteller stellen eine ordnungsgemäße Prozessautomatisierung mit einem Computer sicher, der zur Verfügung steht, um die Fräsmaschine mit hochgeladenen 3D-Dateien zu steuern. Die Herstellung von Prototypen von CNC-Kunststoffteilen erfordert keine Verwendung von Formen. Daher ist es kostengünstig und Sie benötigen nur ein CAD-Rendering, um mit dem CNC-Kunststoff-Prototyping zu beginnen.

Vorteile der CNC-Bearbeitung für Ihren Kunststoffprototypen

Die CNC-Bearbeitung ist eine der effektivsten Rapid-Prototyping-Techniken und bietet die folgenden Vorteile:

• Es ermöglicht Ihnen, Passform, Form und Funktion von Prototyp-Kunststoffteilen zu testen, ohne Spritzgusswerkzeuge herzustellen.
• Die CNC-Bearbeitung bietet ein erhöhtes Potenzial für enge Toleranzen, Hinterschneidungen und Gewinde sowie Größenbeschränkungen.
• Diese Technik ermöglicht auch die Erstellung verschiedener Oberflächenveredelungen auf dem Prototyp, die von Polieren bis Lackieren, Pulverbeschichten und mehr reichen.
• Die CNC-Bearbeitung bietet auch schnelle Bearbeitungszeiten, je nach Komplexität des Kunststoffprototypenmodells.
• Es ermöglicht die Verwendung einer umfangreichen Auswahl an Materialien, was die Auswahl eines Materials für Ihre Fertigung erleichtert.
• Der resultierende Prototyp hat in der Regel mechanische Eigenschaften, die denen des Spritzgussteils nahekommen, wobei das Ergebnis je nach Aussehen und gewünschter Funktionalität variiert.

Spritzguss

Wenn Sie eine Methode zur Herstellung von Kunststoffprototypen für begrenzte Prototypenproduktionsläufe benötigen, sollten Sie sich für Kunststoffspritzguss entscheiden . Obwohl der Spritzguss für die Massenproduktion beliebt ist, bietet er auch eine wertvolle Möglichkeit zur Herstellung von Kunststoffprototypen. Die Technik beinhaltet die Herstellung eines Metallstempels. Dann schickt der Hersteller das Kunststoffharz in ein beheiztes Fass, wo es gemischt und mit Gewalt in die Metallform eingespritzt wird.

Der letzte Schritt ist die schnelle Abkühlung des Kunststoffs zu einem festen Bauteil. Das Ergebnis ist ein Prototyp mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften und einer hochwertigen Oberflächenbeschaffenheit. Es ist kompatibel mit gängigen Kunststoffoptionen wie ABS, Polyethylen, Polycarbonat, Nylon, HIPS usw. Der Prototypen-Kunststoffspritzguss bildet die Grundlage für nachfolgende Formen, die Sie für komplette Produktionsläufe benötigen. Viele Branchen nutzen diese Methode, darunter die Automobil-, Elektronik-, Medizin- und Verpackungsindustrie.

Vorteile der Wahl des Spritzgussverfahrens für Ihren Kunststoffprototypen

Der Kunststoffspritzguss für Prototypen bietet die folgenden Vorteile:

• Es ermöglicht ein schnelles und kostengünstiges Testen von Produktkonzepten ohne Qualitätseinbußen.
• Spritzguss hilft, schnelle Einblicke in die Betriebsfähigkeiten von Kunststoffprototypen zu erhalten, indem reale, nahezu perfekte Nachbildungen von Endprodukten erstellt werden.
• Diese Methode kann dabei helfen, komplexe Teile mit unterschiedlichen Formen und Gewichten herzustellen.
• Kunststoffspritzguss ist ideal für Branchen, die umfangreiche Tests und Zertifizierungen benötigen, wie z. B. der medizinische Sektor.
• Es ist die effektivste Methode für minimale Produktionsläufe.

Suchen Sie nach Dienstleistungen zur Herstellung und Fertigung von Kunststoffprototypen? Sehen Sie sich RapidDirect an und laden Sie Ihre Datei hoch, um ein sofortiges Angebot zu erhalten.

Wichtige Überlegungen für Rapid Prototyping aus Kunststoff

Für Designer ist es von entscheidender Bedeutung, die für ihre Anwendungen am besten geeigneten Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprototypen auszuwählen. Prototypen haben unterschiedliche erforderliche Qualitäten. Während Sie in den frühen Stadien eine ungefähre Ähnlichkeit mit Prototypen und Produktionsteilen haben können, müssen sie eng zusammenpassen, wenn die Entwicklung näher an den Start rückt.

Daher ist es am besten, einige Faktoren zu berücksichtigen, bevor Sie sich für ein Herstellungsverfahren für Kunststoffprototypen entscheiden. Zu diesen Schlüsselwörtern gehören:

1. Zweck des Kunststoff-Prototyp

Die Anwendung Ihres Prototyps sollte Ihre erste Überlegung sein. Kunststoffprototypen werden in verschiedenen Branchen und aus unterschiedlichen Gründen eingesetzt. Ihr Prototyp könnte für nicht funktionale Tests für Marketing oder Vertrieb bestimmt sein. Andererseits benötigen Sie den Prototyp möglicherweise für Funktionstests mit potenziellen Verbrauchern. Sie sollten eine Methode wählen, die Prototypteile mit genauen Farben, Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit des beabsichtigten Endprodukts herstellt.

2. Formular

Enthält Ihr Design enge Toleranzen oder komplexe interne Merkmale? Die Antwort auf diese Frage hilft Ihnen bei der Auswahl der richtigen Prototyping-Technik für Ihren Prototypen. Einige Herstellungsmöglichkeiten sind begrenzt, wenn es um die Geometrie von Designs geht. Einige von ihnen erfordern möglicherweise ein anspruchsvolles Design für die Fertigung (DfM)-Optimierung, bevor sie wirtschaftlich oder kosteneffizient sein können. Technologien, die der beabsichtigten Geometrie Ihres Kunststoffteils effektiv entsprechen können, sind die beste Wahl.

3. Volumen &Kosten

Teilegröße und -volumen stehen in engem Zusammenhang mit den Endkosten des Prozesses. Das Gesamtvolumen des Prototyps, den Sie herstellen möchten, spielt eine wichtige Rolle bei der Auswahl der richtigen Prototyping-Technik. Einige Prozesse können höhere Vorlaufkosten für Einrichtung und Werkzeuge haben, während sie kostengünstige Teile produzieren. Im Gegensatz dazu haben andere Prozesse möglicherweise niedrige Anlaufkosten, aber erhöhte Teilekosten aufgrund geringerer Automatisierung, langsamerer Zykluszeiten und Arbeitskosten. Auch bei steigenden Volumina reduzieren sich die Kosten solcher Prozesse nur unwesentlich.

4. Vorlaufzeit

Wie schnell Sie den Prototyp benötigen, wirkt sich auch auf die Wahl der Technik aus. Einige Prototyping-Methoden verwenden ausgefeilte Werkzeuge in Verbindung mit Automatisierung, um Prototypen innerhalb von 24 Stunden zu erstellen. Allerdings können Werkzeuge und Setups für einige Methoden die Vorlaufzeiten auf Wochen verlängern. Wenn die Tests sehr schnell durchgeführt werden müssen, sollten Sie Methoden wählen, die Teile schnell produzieren.

5. Material

Muss Ihr Prototyp besonderen Belastungen ausgesetzt werden? Sie müssen die Kosten mit den ästhetischen und funktionalen Anforderungen Ihres Prototyps abwägen, bevor Sie das optimale Material auswählen. Vergleichen Sie Ihre idealen Anwendungseigenschaften mit verfügbaren Kunststoff-Prototyping-Techniken, bevor Sie eine Wahl treffen.

Was ist das Kunststoff-Prototyp Kosten?

Mehrere Faktoren beeinflussen die Kosten von Kunststoffprototypen. These factors include materials used, the complexity of the part, and the plastic prototype fabrication technique used. However, 3D printing is generally less expensive than CNC machining. Injection molding is somewhat more costly than the initially mentioned processes due to mold milling costs.

The low fixed costs of 3D printing ensure zero economies of scale. That is, the first copy has the same cost as the last. The fixed costs of CNC machining is also low, with total cost rising at a steady rate. So, you’d expect the cost of each part to be a little higher than similar parts produced with 3D printing.

For prototype plastic injection molding cost, it is relatively high for the first few parts. However, the price steeps lower as the volume increases. It is clear that the plastic prototype cost is relative and depends largely on the method used and volume required.

Plastic Prototyping Techniques	Cost
3D Printing	Inexpensive
CNC Machining	Low, but higher than 3D printing
Injection Molding	Costly, but depending on the volume

Conclusion

Plastic prototyping is an effective means of ensuring quality outcomes of your manufacturing process. However, the success of your plastic prototype will depend on your understanding of the prototyping technologies available and selecting the most effective one for your application. Now that you know more about developing plastic prototypes, it’s time to gain a competitive advantage by choosing the right manufacturing partner.

RapidDirect Your Plastic Prototype Manufacturing Service Provider

RapidDirect has the experience you need to deliver efficient prototype manufacturing services. Our expert team of engineers and designers has an adequate understanding of diverse techniques to handle your project best. We do not only provide cost-effective services, but we also give professional feedback and suggestions to help get the best out of the process.

With an extensive network of partners in several industries, you can be sure that we provide the best possible prototyping solutions. Get an instant quote within minutes and orders in days. All you need to do is upload your CAD file. Contact RapidDirect today, and let’s help turn your ideas into reality.

Häufig gestellte Fragen

How do you make a plastic prototype?

There are various techniques available for making plastic prototypes. They include vacuum casting, injection molding, 3D printing, CNC machining, and more. Your choice will depend on your prototype’s application, volume, form, material, and cost.

Why is a plastic prototype important?

The essential benefit of a plastic prototype is that it stimulates the actual product features. This way, you can quickly test the design’s correctness and product functionality before going into mass production.

How much does it cost to make a plastic prototype?

The relative pricing of plastic prototype manufacturing will depend on the chosen manufacturing technique and the volume of parts required. Generally, 3D printing presents the most cost-effective option, while CNC machining is also relatively cheap. The injection molding price is a little on the high side because of the mold tooling.