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Rapid Prototyping – moderne Prototypen-Entwicklung & -Fertigung bei AMS

AMS Entwicklung Rapid Prototyping 3D Design Aerotune

Kurz gesagt

Die Art und Weise, wie Prototypen gefertigt werden können, hat sich in den letzten Jahren erheblich verändert. Längst müssen nicht mehr für jedes erste physische Modell zerspanenden Verfahren eingesetzt werden.

Der jüngste technologische Fortschritt und die Entstehung des »Rapid Prototyping« bietet viele Vorteile in der Prototypen-Fertigung bzw. dem Prototypenbau, insbesondere im Kontext von Produktentwicklung.

Die Vorlaufzeit, bis ein erstes physisches Modell gefertigt ist, hat sich massiv verkürzt und die Fertigungskosten haben eine erhebliche Reduzierung erfahren.

Der Prototypenbau ist so eine spannendere Aufgabe denn je.

Kai Nielsen, Entwickler

Rapid Prototyping für eine agile Produktentwicklung

Bei AMS fertigen wir nicht nur elektrische Prototypen, sondern auch physische Prototypen in Form greifbarer Modelle. 

So können wir ganze Systeme und technische Lösungen zunächst prototypisch abbilden und erproben, wobei wir bereits während aller Schritte der Prototypen-Entwicklung und Prototypen-Fertigung die zukünftige Serienproduktion fest im Blick behalten.

Ein modernes Verfahren der Prototypen-Entwicklung und -Fertigung, das wir einsetzen, ist das »Rapid Prototyping«.

AMS Entwicklung Rapid Prototyping 3D Design Dosen

Was ist unter Rapid Prototyping (RP) zu verstehen?

Bei dem Rapid Prototyping (RP) handelt es sich um ein Verfahren, das eine schnelle (engl. »rapid«) Herstellung von Prototypen (engl. »Prototyping«) im Sinne von Musterbauteilen oder physischen Modellen ermöglicht.

Es beschreibt folglich als „schneller Prototypenbau“ ein neues, agiles und innovatives Entwicklungs- und Fertigungsverfahren (Prototypen-Entwicklung Prototypen-Fertigung).

Im Kontext von Produktentwicklung – auf das sich Rapid Prototyping zumeist bezieht – wird teilweise auch von Rapid Product Development (RPD) oder Schnelle Produktentwicklung (SPE) gesprochen.

Wie wird beim Rapid Prototyping (RP) technisch vorgegangen?

Rapid Prototyping unterscheidet sich in der Vorgehensweise von anderen Fertigungsverfahren wie bspw. dem Zerspanen, wo ein Abtragen von Materialschichten stattfindet (subtraktive Fertigungsverfahren, Trennen). 

Bei dem Rapid Prototyping handelt es sich um ein Generatives Fertigungsverfahren, das eher einem Urformverfahren entspricht. Hierbei wird ein Werkstück (d. h. ein dreidimensionaler Gegenstand) erzeugt, in dem eine Vielzahl von Materialschichten übereinander aufgetragen werden (Schichtenauftrag). Um dies zu ermöglichen, werden formlose oder formneutrale Materialien verwendet, wobei sich physikalische genauer gesagt chemischen Effekte zunutze gemacht werden.

Ein typisches und häufig eingesetztes Verfahren beim Rapid Prototyping ist der 3D-Druck.

Aufgrund der beschriebenen Vorgehensweise wird im Kontext von Rapid-Technologien auch von Additiver Fertigung, Additive Manufacturing (AM) oder auch von Generativer Fertigung gesprochen.

AMS Entwicklung Rapid Prototyping 3D Druck Dosen
Entwicklung - Rapid Prototyping - Halterung für eine Vergrößerungslinse

Wie wird beim Rapid Prototyping (RP) praktisch vorgegangen?

Damit das Fertigungsverfahren des Rapid Prototyping angewendet werden kann, ist zunächst eine lückenlose Volumenbeschreibung des zu fertigenden Werkstückes erforderlich. Hierfür muss dieses in einem ersten Schritt als 3D-Modell konstruiert werden, wobei spezielle CAD-Software (computer-aided design) Verwendung findet.

Nach der Konstruktion mittels CAD zielt Rapid Prototyping darauf ab, das vorliegende Modell schnell und unmittelbar in ein physisches Modell, d.h. ein tatsächliches Werkstück, umzusetzen. Auf diese Weise kann ein modellierter Prototyp innerhalb weniger Stunden erstmals als Einzelstück – oder in geringer Stückzahl – gefertigt werden.

Welche Vorteile hat Rapid Prototyping (RP)?

Das räumliche Vorstellungsvermögen der menschlichen Vorstellungskraft ist begrenzt. Mit steigender Komplexität eines oder mehrerer miteinander in Verbindung stehender Gegenstände werden die Grenzen des Vorstellungsvermögens schnell erreicht. Ferner lassen sich reale Zusammenhänge und das Zusammenwirken mehrerer Komponenten häufig nur mit physischen Modellen „greifbar“ – und real erprobbar – machen.

Hier setzt das Rapid Prototyping (RP) an und ermöglicht eine schnelle Greifbarmachung beispielsweise einer Produktidee in der Produktentwicklung, wo eine schnelle und gezielte Erprobbarkeit ermöglicht wird (Aspekte der Greifbarkeit und Erprobbarkeit).

Im Vergleich mit und Gegensatz zu anderen Fertigungsverfahren und insbesondere den subtraktiven Verfahren (Trennen) – insbesondere dem Zerspanen – ist beim 3D-Druck eine steigende Wirtschaftlichkeit mit zunehmender Komplexität der Bauteilgeometrie und / oder niedriger benötigter Stückzahl zu verzeichnen. Letztere Eigenschaft führt dazu, dass sich das beschriebene Fertigungsverfahren insbesondere für den raschen Prototypenbau eignet und spezifische, niedrige Kosten aufweist.

Entwicklung - Rapid Prototyping - Atemmaske
Entwicklung - Rapid Prototyping - diverse Prototypen

Welche Verfahren des Rapid Prototyping (RP) werden bei AMS eingesetzt?

Bei AMS setzen wir die Verfahren des Fused Deposition Modeling (FDM) (Schmelzschichtung) sowie die Stereolithografie (SL / SLA) (Auftragung lichtaushärtender Kunststoffe) ein.

Rapid Prototyping stellt so eine sinnvolle Ergänzung unserer konventionellen mechanischen Fertigungsverfahren dar – und führt zu erheblichen Zeit- und Kostenvorteilen im Prototypenbau.