Bewährte Tipps für einen erfolgreichen Prototypenentwicklungsprozess

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Veröffentlicht am 26. Dez. 2018 | Von Hailey, WayKen Marketing Manager

Der Produktentwicklungsprozess beginnt meist mit dem Design und führt zur Prototypenentwicklung. Einen Prototyp zu erstellen, ist ein essenzieller Schritt bei der Entwicklung neuer Produkte oder Technologien. Er ist eine physische Repräsentation des Konzeptdesigns, um verschiedene Aspekte zu illustrieren und zu verifizieren.

Ein Prototyp reicht von einem einfachen handgefertigten Modell bis zur voll funktionsfähigen Repräsentation, wie das Konzeptdesign in realen Bedingungen aussieht und funktioniert. Mit Fortschritten im Rapid Prototyping können Hersteller Prototypen in kürzerer Zeit erstellen und das Design verifizieren. Der Prototyp überzeugt Kunden und steigert die Marktchancen des Produkts.

Rapid-Prototyping-Techniken

Von Kostensenkung bis Effizienzsteigerung – Rapid-Prototyping-Techniken wirken sich in der Industrie aus. Rapid Prototyping umfasst Techniken zur schnellen Erstellung physischer Prototypen oder Produkte im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren. Es macht Prototypenentwicklung einfacher, präziser und weniger zeitaufwändig. Die Fertigung erfolgt meist per 3D-Druck oder anderen additiven Schichtfertigungstechnologien unter Nutzung von CAD-Modelldaten.

CNC-Maschinen werden ebenfalls genutzt, um 3D-Modelle in physisch existierende Modelle zu überführen. Die Modelldaten müssen eine gültige Geometrie für Rapid Prototyping darstellen. Der Unterschied zwischen 3D-Drucker und CNC-Maschine liegt im Material für die Prototypenentwicklung und den eingesetzten Werkzeugen. Zudem benötigt ein 3D-Drucker weit weniger Platz als konventionelle subtraktive Werkzeugraummethoden wie CNC-Fräsen, Drehen, Präzisionsschleifen – für Hersteller die günstigere Option. Die Verfügbarkeit von Modellierungssoftware spielt ebenfalls eine Schlüsselrolle bei der verstärkten Nutzung dieser Techniken. Die neue Software hat eine benutzerfreundliche Oberfläche, die privaten wie industriellen Nutzern das Modellieren von 3D-Produktmodellen erleichtert.

Bei Rapid Prototyping kommen folgende Technologien häufig zum Einsatz:

• 3D-Druck (3DP)
• Shape Deposition Manufacturing (SDM) und Mold SDM
• Solid Ground Curing (SGC)
• Selective Laser Sintering (SLS)
• Selective Laser Melting (SLM)
• Stereolithografie (SLA)
• CNC-Bearbeitung
• Ballistic Particle Manufacturing (BPM)
• Directed Light Fabrication (DLF)
• Direct-Shell Production Casting (DSPC)
• Fused Deposition Modeling (FDM)
• Laminated Object Manufacturing (LOM)
• Laminated Resin Printing (LRP)

Prototypenkategorien

Ein Prototyp lässt sich nach Konzeptdesign und Endprodukt kategorisieren:

1. Funktionsprototyp (Working Prototype)

Repräsentiert nahezu alle Merkmale und Funktionen des Endprodukts.

2. Visualisierungsprototyp (Visual Prototype)

Stellt Form, Abmessungen und Erscheinungsbild des Konzeptdesigns dar, nicht die Funktionalität des Endprodukts. Dieser Entwicklungsprozess ist einfacher als der vorherige.

3. User-Experience-Prototyp (User Experience Prototype)

Entwickelt, um ausreichend Details des endgültigen Prototyps darzustellen, die für weitere Forschungsarbeiten vorgesehen sind.

4. Funktionaler Prototyp (Functional Prototype)

Funktionaler und Funktionsprototyp sind ähnlich – Unterschied: Funktionaler Prototyp kann mit anderer Technik und anderem Maßstab als das tatsächliche Produkt erstellt werden.

Bedeutung des Prototypenentwicklungsprozesses

Der Prototypenentwicklungsprozess ist ein wichtiger Teil der Produktentwicklung. Ein aus dem Konzeptdesign entwickelter Prototyp hilft, viele Faktoren des Endprodukts zu bestimmen:

1. Evaluierung und Testung des Designs

Durch Prototypenerstellung kann das Design in realen Bedingungen evaluiert werden – Evaluierung verschiedener Teile möglich. Hersteller erkennt, welche Designteile verworfen oder überarbeitet werden müssen – auf Papier nicht möglich. Zudem kann der Hersteller das Produkt in realen Bedingungen testen und evaluieren vor Produktionsphase.

2. Ermittlung von Fertigungskosten und -problemen

Prototypenentwicklung vor Serienstart ermöglicht Herstellern, zu prüfen, ob der Fertigungsprozess Änderungen benötigt. Hält Fertigungskosten minimal. Zudem lassen sich Schwierigkeiten im Fertigungsprozess ermitteln – Hersteller wählt optimale Produktionsmethode, die kostengünstig und fehlerfrei ist.

3. Produktverkauf

Ein Prototyp zieht mehr Kunden an als Konzeptdesign. Verkauf mit Prototyp ist einfacher – Design jedem Kunden zu erklären ist schwierig. Wird der Kunde während der Prototypenentwicklung berücksichtigt, kann der Hersteller Designteteile nach Kundenwunsch anpassen – nach Produktfertigung nicht mehr möglich.

Unterschied zwischen Prototyp und Endprodukt

Obwohl Ingenieure Unterschiede minimieren: Prototyp und Endprodukt unterscheiden sich generell in Material, Fertigungsprozess, Erscheinungsbild u. a.

Endproduktmaterial ist teuer und schwer zu fertigen – Prototyp nutzt leichter verarbeitbares Material mit identischen Eigenschaften. Falls Endproduktmaterial nicht verfügbar: identisches Material. Materialunterschied kann Erscheinung und Oberfläche des Endprodukts gegenüber Prototyp verändern.

Endprodukte werden oft in großen Stückzahlen gefertigt – Fertigungsprozess kann abweichen (Massenfertigung, kosteneffizient, zeitsparend). Dieser Prozess oft nicht für Prototyp nutzbar (anderes Material). Zudem: Endprodukt-Fertigung kann komplex sein – Prototyp mit simplerer Technik. Auch dies führt zu Erscheinungsunterschieden.

Schlussbemerkungen

Offensichtlich ist der Prototypenentwicklungsprozess ein essenzieller Teil der Industrie. Mit dem Prototyp werden viele Fehler im Konzeptdesign reduziert, die später in der Produktentwicklung Probleme verursacht hätten. Trotz Unterschieden zwischen Prototyp und Endprodukt wird der eigentliche Zweck des Prototyps in jedem Fall erfüllt und unterstützt die Produktentwicklung vielfältig wie beschrieben.

WayKen ist auf Rapid Prototyping und Kleinserienfertigung von Kunststoff- und Metallteilen spezialisiert. Wir bieten One-Stop-Service von Prototyp bis Serie – für schnellen, effizienten Markteintritt. Suchen Sie einen Prototypenhersteller für Ihr Projekt? Kontaktieren Sie uns gerne.