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Rapid Prototyping: Additive Fertigung hilft Markt noch weiter zu wachsen

Auf 27. Oktober 2021 von Ann-Kathrin L. veröffentlicht
rapid prototyping

Vom Design über den ersten Prototyp zum fertigen Endbauteil: Der 3D-Druck hat die Produktionsprozesse von Unternehmen aus den verschiedensten Branchen revolutioniert. Dabei hören wir besonders häufig vom Einsatz der Technologie für das Rapid Prototyping, Rapid Tooling oder Rapid Manufacturing. Diese beziehen sich auf die Herstellung von Modellen bzw. Prototypen, Werkzeug und funktionierenden Endbauteilen. Was einst zeitaufwändig und kostspielig war, kann jetzt innerhalb kürzester Zeit und zu geringeren Kosten mit dem 3D-Druck umgesetzt werden. So beschreibt Rapid Prototyping die schnelle Fertigung eines Modells, um im nächsten Schritt bzw. innerhalb von mehreren Iterationen das finale Design des späteren Endbauteils zu finden. Auch das Endbauteil kann in vielen Fällen bereits additiv hergestellt werden, je nach Losgröße kommen jedoch auch subtraktive Fertigungsverfahren in Frage. Wir wollen einen Blick auf die Bedeutung des 3D-Drucks für das Rapid Prototyping werfen.

Rapid Prototyping, das beliebte Einsatzgebiet der additiven Fertigung

Rapid Prototyping hilft bei der Evaluierung der Funktionalität und des Design eines Produkts. Eine Studie von Dimensional Research ergab, dass Rapid Prototyping bis heute die am weitesten verbreitete Anwendung für 3D-Drucktechnologien ist. Darüber hinaus zeigte der Bericht, dass sich die AM-Industrie langsam verändert und die additive Fertigung für die Massenproduktion von Teilen stetig wächst. Trotz des Wachstums letzteren Segments wurde prognostiziert, dass der Bedarf an einfachem und schnellem Prototyping in den nächsten 5 Jahren mehr oder weniger konstant bleiben wird. Warum ist es also ein so wichtiges Segment innerhalb der additiven Fertigungsindustrie? Rapid Prototyping umfasst eine Reihe von Techniken, die verwendet werden, um schnell ein maßstabsgetreues Modell eines physischen Teils herzustellen. Wenn wir an Rapid Prototyping denken, denken wir üblicherweise auch automatisch an 3D-Druck. Auch wenn es andere Techniken wie CNC-Bearbeitung, Vakuumguss und Spritzguss gibt, bietet die additive Fertigung viele Vorteile gegenüber traditionellen Fertigungsmethoden in Bezug auf die Kosten, Zeitersparnis und den Gestaltungsmöglichkeiten.

Das chinesische Unternehmen 3E Rapid Prototyping (3ERP) spezialisiert sich auf Rapid Prototyping und die Kleinserienfertigung für eine Vielzahl von Branchen. Zu den Kunden zählt beispielsweise die Automobilindustrie, Hersteller von Medizinprodukten, die Luft- und Raumfahrt, Konsumgütehersteller etc. Wir haben mit dem CEO des Unternehmens, Ronan Ye, gesprochen. Er erklärte, dass das Unternehmen 1 bis 1000 Metall- oder Kunststoffteile weltweit in nur zehn Tagen liefern kann. Die Nachfrage nach Rapid Prototyping Dienstleistungen kommt aus allen Branchen für alle Arten von Teilen und unter Verwendung aller Arten von Technologien: „Innovationen in den Bereichen CNC-Bearbeitung, additive Fertigung und Gießtechnologien bieten Unternehmen und Verbrauchern ein beispielloses Maß an Gestaltungsmöglichkeiten„, sagte Ronan Ye.

Schuhe für Lady Gaga: CNC gefertigter Schuhkörper + goldene Figuren hergestellt mit PA unter Einsatz von SLS. (Bild: 3ERP)

Die beiden wichtigsten Technologien für das Rapid Prototyping sind der 3D-Druck und die CNC-Bearbeitung. Auf den ersten Blick scheinen diese sehr gegensätzlich. Während die CNC-Bearbeitung zu den subtraktiven Fertigungsmethoden zählt, wird das Modell beim 3D-Druck additiv gefertigt. Beide sind jedoch mit einer Vielzahl von Materialien (von Kunststoffen bis Metallen) kompatibel. Außerdem sind die beiden Technologien gut kombinierbar. Aus diesem Grund integrieren einige der auf dem Markt erhältlichen Maschinen für die additive Fertigung auch CNC-Fräsen, welche auch zur Nachbearbeitung genutzt werden kann. In seinem jüngsten Bericht stellte 3ERP fest, dass Automobil-, Luftfahrt- und Metallverarbeitungsunternehmen die wichtigsten Anwender von automatisierten, subtraktiven Bearbeitungstechnologien sind.

Rapid Prototyping: Diese Vorteile brachte der 3D-Druck

Zu den Vorteilen des 3D-Drucks gegenüber subtraktiven Methoden zählen die geometrische Formfreiheit, die Geschwindigkeit und die Möglichkeit, das Gewicht und die Materialkosten der Teile zu reduzieren. Die größte Limitation ist nach wie vor die Skalierbarkeit, welche für das Rapid Prototyping jedoch vernachlässigt werden kann. Rapid Prototyping wurde auch auf Grund des 3D-Drucks zu einem wesentlichen Bestandteil der meisten Design- und Engineeringprozesse. Ursprünglich stellte die Erstellung eines Prototypen mit traditionellen Methoden Unternehmen vor die Herausforderung, dass dafür beinahe gleich hohe Kosten, Werkzeuge und Vorbereitungen wie bei der Fertigung eines Endproduktes entstanden. Aus diesem Grund war das Prototyping für viele Unternehmen ein kostspieliges Unterfangen. Mit dem Aufkommen des 3D-Drucks in den Mitte 90-ern hat sich das jedoch geändert. Prinzipiell gilt, je schneller und häufiger ein Prototyp erstellt werden muss, umso empfehlenswerter ist der Einsatz des 3D-Drucks. Die CNC-Bearbeitung ist nach wie vor zeit- und kostspielig, wird aber gerne zur Herstellung von sehr präzisen Teilen dem 3D-Druck vorgezogen. Außerdem gilt: je niedriger das Produktionsvolumen, desto besser eignet sich der 3D-Druck im Anbetracht der resultierenden Kosten. Wenn es um die geometrische Komplexität der Teile geht, ist es fast unmöglich, mit der additiven Fertigung zu konkurrieren; die Designfreiheit konnte mit dem 3D-druck radikal erhöht werden.

Rapid Prototyping am Beispiel der Automobilindustrie: ein Ford Mitarbeiter begutachtet einen Prototyp. (Bild: Ford)

Das Dienstleistungsunternehmen 3ERP versteht den Wert den beide Technologien bieten. Zum Portfolio gehören außerdem der Vakuumguss und der Spritzguss. Um mehr über die einzelnen Technologien und ihre Dienstleistungen zu erfahren, können Sie die Webseite HIER besuchen.

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