Design beschleunigen mit 3D-Druck-Prototypen: Effizienz & Präzision steigern

Prototyping ist ein offensichtlicher und erster Schritt in jedem Entwicklungszyklus. Stellen Sie sicher, dass sich ein Bauteil richtig anfühlt, in eine Baugruppe passt oder extremen Bedingungen standhält. Wenn es um Fertigungsverfahren geht, bleibt der 3D-Druck von Prototypen die erste Wahl.

Der 3D-Druck begann mit dem einzigen Zweck, schnelle Prototypen zu erstellen. In den Jahrzehnten seit seiner Erfindung hat die Technologie Anwendungen in Bereichen gefunden, die von Dental-Schienen bis zur Fertigung von Triebwerksteilen reichen; dennoch ist bis heute keine Anwendung beliebter als der 3D-Druck von Prototypen.

In den Anfängen wurde 3D-Druck aufgrund hoher Einstiegskosten hauptsächlich von großen Unternehmen genutzt. Heute hat sich die Zugänglichkeit stark verbessert, sodass Unternehmen aller Größen die Technologie nutzen können, um Prototypen zu drucken und vieles mehr.

WELCHE VORTEILE BIETET 3D-DRUCK BEI PROTOTYPEN?

DURCHLAUFZEITEN REDUZIEREN

Traditionelle Fertigungsverfahren eignen sich für die Serienproduktion, sind aber für die Kleinserienfertigung oft mühsam. Das ist einer der Gründe, warum Prototypen vor dem Aufkommen von 3D-Druckern schwer herzustellen waren. Prototyping musste häufig an spezialisierte Dienstleister ausgelagert werden, was zusätzliche Kosten und deutlich lange Lieferzeiten für Iterationen mit sich brachte. Mit 3D-Druck können Prototypen nun on-demand und innerhalb weniger Stunden oder Tage gefertigt werden. FDM-3D-Drucker (Fused Deposition Modeling) produzieren insbesondere kleine Stückzahlen von Prototypen in einer Vielzahl von Materialien schnell.

MATERIALBIBLIOTHEK ERWEITERN

Der Aufstieg des 3D-Drucks führte zu einer Zunahme neuer Materialien mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften für funktionale Prototypen. Hersteller verfügen heute über eine breite Materialpalette, je nach Anforderung. In speziellen Fällen arbeiten Materiallieferanten mit Unternehmen zusammen, um ihre Angebote anzupassen und anwendungsspezifische Materialien zu entwickeln.

Heute finden 3D-Druck-Materialien wie PETG, Nylon-Carbonfaser, PC-ABS und viele weitere breiten Einsatz im 3D-Druck.

KOSTEN SENKEN

Über die Jahre sind die Kosten für 3D-Druck deutlich gesunken, was vor allem auf die Verfügbarkeit von Druckern wie der MakerBot METHOD-Serie zurückzuführen ist, die Erschwinglichkeit, Zugänglichkeit und die Fähigkeit zum Mehrmaterialdruck bieten. Berücksichtigt man Arbeitszeit und Kosten traditionellen Prototypenbaus, sind 3D-gedruckte Prototypen weitaus günstiger als herkömmlich gefertigte.

SCHNELLE ANPASSUNGEN UND ITERATIONEN

Prototyping ist inhärent ein Versuch-und-Irrtum-Prozess. Ingenieure durchlaufen eine Schleife (Design – Prototyp – Evaluierung – Iteration – Designänderung), um ein Design zu finalisieren. Mit 3D-Druck sind Prototypen leicht verfügbar, und Konstrukteure sowie Ingenieure können Form, Passung und Funktion viel früher und häufiger prüfen – was zu einer erheblichen Risikoreduzierung und Vermeidung von Kostenüberschreitungen im weiteren Produktionslebenszyklus führt.

DREI ASPEKTE VOR DEM 3D-DRUCK EINES PROTOTYPEN

1. ENDPRODUKT

Einer der wichtigsten Aspekte vor dem 3D-Druck eines Prototyps ist die Anwendung des Endprodukts. In manchen Fällen sollte der Prototyp das Endprodukt dimensional, funktional oder ästhetisch replizieren. In anderen Fällen ist es nur eine einzelne Komponente, die auf Passung in eine Baugruppe geprüft werden muss. Einfachere Konzeptmodelle müssen lediglich Form und Haptik eines Produkts in der Hand des Nutzers vermitteln, bevor die grundlegende industrielle Gestaltung festgelegt wird.

2. 3D-DRUCK-TECHNOLOGIE

Abhängig von Prototypentyp und Anwendung sollte der Ingenieur die passende 3D-Druck-Technologie wählen. Für funktionale Prototypen wird häufig Fused Deposition Modeling (FDM) eingesetzt. FDM eignet sich auch für Bauteile mit Merkmalen über 100 Mikrometer. Für ästhetisch ansprechende Prototypen kommen Technologien wie Stereolithografie (SLA) oder Polyjet zum Einsatz. In bestimmten Fällen kann eine Kombination aus additiven und subtraktiven Fertigungsverfahren für das beste Prototypergebnis sinnvoll sein.

3. DESIGN-RICHTLINIEN

Beim 3D-Druck von Prototypen müssen Design-Richtlinien wie Wandstärke, wasserdichtes Design, mehrschalige Strukturen oder die Einhaltung minimaler Merkmalsgrößen gemäß der gewählten 3D-Druck-Technologie beachtet werden. Dies ähnelt Überlegungen bei anderen Fertigungsverfahren; jedoch eröffnet der 3D-Druck eine völlig neue Bandbreite an geometrischen Freiheiten, die mit subtraktiven Technologien nicht realisierbar wären.

Lesen Sie weiter, um mehr über die Arten von 3D-Druck-Prototypen sowie gängige Materialien für diese Prototypen zu erfahren.

Zuvor auf der MakerBot-Website veröffentlicht.