Proto Labs Germany GmbH

Rapid Prototyping Verfahren für Kunststoffteile

Artikel, letzte Änderung: , Autor : Veikko Wünsche

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Die Markteinführungszeit ist entscheidend für Ihren Wettbewerbsvorteil. Auf die Erstellung von Prototypen zu verzichten, ist jedoch ein großes Risiko, das Sie Produktionskosten, Umsatzeinbußen und Ihren guten Ruf kosten kann, wenn Ihr Produkt nicht funktioniert. Hier werfen wir einen kurzen Blick auf die verschiedenen verfügbaren Rapid-Prototyping-Optionen und darauf, wann sie sich für Ihr nächstes Entwicklungsprojekt eignen könnten.


Für welche Prototyping-Technologie Sie sich genau entscheiden, hängt davon ab, in welchem Stadium des Produktentwicklungszyklus Sie sich befinden. Am Anfang brauchen Sie vielleicht nur einen Prototyp, um eine Idee für die vorläufige Genehmigung zu präsentieren, aber im weiteren Verlauf des Entwicklungsprozesses müssen Sie die Form, die Funktion, die Leistung und die Fertigungsfreundlichkeit bei der Produktion berücksichtigen.

Kluge Hersteller werden immer das Endprodukt im Auge behalten. Rapid Prototyping zielt darauf ab, das Design und die Funktionalität zu verfeinern, es in der Praxis zu testen und die Einhaltung von Vorschriften zu gewährleisten. Manchmal möchten Sie das neue Produkt vielleicht sogar erst einmal testen, bevor Sie sich für die endgültige Serienfertigung entscheiden. An diesem Punkt beginnen die Grenzen zwischen Kleinserienfertigung und Prototypenbau zu verschwimmen.

Natürlich gibt es viele Gründe für die Erstellung von Prototypen, und oft sind mehrere Iterationen und verschiedene Technologien erforderlich, während Sie die einzelnen Entwicklungsphasen durchlaufen. Tatsache ist, dass sich die Prototypenschnellfertigung im Laufe der Jahre weiterentwickelt hat und immer schneller geworden ist.


Die Wahl der richtigen Technologie zur richtigen Zeit


Viele denken beim Thema Rapid Prototyping an den 3D-Druck, und es handelt sich in der Tat um eine häufig verwendete Technologie. Mittlerweile wird sie sogar für die Produktion von Kleinserien eingesetzt. Doch der 3D-Druck ist nicht das einzige Verfahren, das für die Prototypenherstellung verwendet wird.

Bei Protolabs verwenden wir zum Beispiel:

  1. Multi Jet Fusion (MJF)
  2. Selektives Lasersintern (SLS)
  3. Stereolithographie
  4. Direktes Metall-Laser-Sintern
  5. PolyJet
  6. CNC-Bearbeitung
  7. Spritzguss.

Bei den ersten fünf Verfahren handelt es sich um additive Fertigungstechnologien, und wir sind stets bestrebt, diese Liste zu erweitern. Die beiden letzten sind eindeutig andersartige Fertigungsverfahren – beide bieten jedoch unterschiedliche Optionen für das Rapid Prototyping.


Zu den frühen Phasen eines Projekts gehören in der Regel die Entwicklung eines Konzepts, eine erste Design- und Produktvalidierung sowie einige Tests zur Überprüfung von Ästhetik und Funktionalität. Hier ist eine schnelle Lieferung von entscheidender Bedeutung, und der 3D-Druck kann durchaus die von Ihnen gewählte Option sein – aber er ist keine endgültige Wahl. Selbst innerhalb der Welt der additiven Fertigung gibt es verschiedene Technologien, die jeweils verschiedene Optionen zu unterschiedlichen Preisen bieten. Letztendlich zahlt es sich aus, mit einem Anbieter zusammenzuarbeiten, der Ihnen eine große Auswahl und gute Beratung bietet.


In der Regel benötigen Sie zwischen einem und fünf Teilen für ein erstes Prototypen-Konzept, so dass der 3D-Druck oder die CNC-Bearbeitung die beste Wahl ist. Wenn Ihr Bedarf in die Hunderte geht, können Sie auch das Schnellspritzgussverfahren in Betracht ziehen.


Jede der Fertigungstechnologien stellt einen Kompromiss dar, und Sie müssen über die Geschwindigkeit, die Kosten und den Informationsgehalt nachdenken, die Sie in der Anfangsphase benötigen. Vielleicht müssen Sie z. B. einen Prototyp für ein Teil im 3D-Druck erstellen, aber Sie müssen im Kopf haben, wie es hergestellt werden soll. Dies kann zu einem späteren Zeitpunkt einen Technologiewechsel erfordern, damit für die Prototypen der Vorserie das gleiche Material und Herstellungsverfahren verwendet werden kann.

Prototypenherstellung in einer späteren Phase

Nach der Validierung der Prototypen hinsichtlich Passgenauigkeit, Form, Funktion und Ästhetik muss die Machbarkeit optimiert werden. An diesem Punkt beginnt die Gestaltung des endgültigen Herstellungsprozesses.


Für den Spritzguss möchten Sie vielleicht Prototypentwürfe optimieren, damit Sie die Werkzeuge schneller oder kostengünstiger herstellen können. Ebenso werden Sie eine optimale Formbarkeit erreichen wollen. Ein gutes Beispiel ist die Änderung der Formschräge eines Werkzeugs, die zu erheblichen Verbesserungen des Teileauswurfs führen kann, um Oberflächenqualität und Schlagzahl zu verbessern.

In der Praxis wird Ihnen ein Lieferant beim Entwurf eines Werkzeugs behilflich sein und Änderungen vorschlagen, um es zu verwirklichen oder sein Design zu verbessern. Bei Protolabs haben wir diesen Prozess automatisiert, so dass Sie nach dem Hochladen Ihrer CAD-Daten für das Spritzgussverfahren innerhalb weniger Stunden einen Kostenvoranschlag und einen Entwurf für die Machbarkeitsanalyse erhalten.

Darüber hinaus ist es aber auch sinnvoll, Prototypen mit demselben Verfahren herzustellen wie die Endprodukte. Und wenn Sie mit dem Spritzgussverfahren arbeiten, brauchen Sie nicht die für Werkzeuge aus Stahl üblichen 10-12 Wochen abzuwarten. Durch die Verwendung von Aluminiumwerkzeugen wird dieses Verfahren „schnell“ und kann Teile in nur wenigen Tagen liefern.


Noch besser: Wenn Sie Ihre Form sorgfältig entwerfen, können Sie sie ändern, um Ihre Serienteile zu optimieren – am besten lassen Sie sich an dieser Stelle von Ihrem Lieferanten beraten.

Link zur Produktion

Ein weiterer Vorteil des Schnellspritzgusses besteht darin, dass er den Übergang vom Prototyping zur Kleinserienfertigung erleichtert. Wenn Sie nur bis zu 50.000 Teile benötigen, brauchen Sie möglicherweise nicht mehr. Alternativ kann es als Überbrückung zur Serienfertigung dienen und Sie mit Teilen versorgen, bis Ihr endgültiges Stahlwerkzeug fertig ist.


Und schließlich ermöglicht Ihnen der Schnellspritzguss, den Markt zu testen und, falls erforderlich, Ihr Design zu überarbeiten, bevor Sie sich festlegen.

Am wichtigsten ist jedoch, dass diese Phase der Prototypenherstellung bzw. der Kleinserienfertigung dazu beiträgt, den Produktionsprozess schnell und kostengünstig zu validieren, was auch bei Prototypen mit CNC-Bearbeitung oder einem der verschiedenen additiven Fertigungsverfahren möglich ist.


Es gibt keine festen Regeln für das Prototyping in der Produktentwicklung, aber man sollte es nicht auslassen. Was genau Sie brauchen und wann, hängt von Ihren individuellen Anforderungen ab. Am besten wenden Sie sich an einen Anbieter, der eine breite Palette von Technologien anbietet und Sie während des gesamten Prozesses und bei Bedarf bis zur ersten Serie unterstützen kann.




Angrenzende Themen: Firmaenphilosophie, Entwicklungsphase