Start > Entrepreneur - Geld verdienen, Selbstständige, Unternehmer, Blogger > 3D Prototyping: Risiken und Fehlschläge minimieren

3D Prototyping: Risiken und Fehlschläge minimieren

Unter dem Begriff „3D Prototyping“ versteht man generell die Annäherung an ein Produkt mit Hilfe eines 3D-Druckers. Das Prototyping an sich beschreibt hierbei das Verfahren oder den Prozess. Ein Prototyp hingegen ist das Ergebnis dieses Prozesses und beschreibt eine rohe Version des erstrebten Resultats. Das Herstellen eines 3D Prototyps wird mit dem Ziel eingesetzt, Ideen zu visualisieren, Aspekte einer Lösung zu erkunden oder ein vorläufiges Ergebnis zu testen.

Doch warum machen sich Unternehmen die Mühe, einen Prototypen herzustellen, wenn sich die Zeit und Mühe gleich in das finale Produkt stecken könnten? Hierfür gibt es eine ganz klare Antwort: 3D Protoypen machen es möglich mit relativ wenig Aufwand und vergleichsweise geringen Kosten detailgenaue Entwürfe herzustellen. Diese Modelle dienen als authentische Ergebnisse als Entscheidungsgrundlage dafür, ob eine Produktidee gut oder schlecht ist. Das Risiko von Fehlschlägen und Fehlinvestitionen wird gemindert, da eine realistische Prognose für den Erfolg einer Innovation möglich ist.

Fertigungsverfahren des 3D Prototypings

  • 3D-Pulverdruck: Eine Vielzahl Zehntelmillimeter dicker Schichten aus Polymergips werden vollfarbig miteinander verklebt. Aufgrund der Vollfarbigkeit ist dieses Verfahren besonders für Anschauungs-/Ausstellungsmodelle beliebt.
  • Fused Deposition Modeling (FDM): Der Prototyp wird aus geschmolzenem Kunststoff tröpfchenweise aufgebaut. Dies ermöglicht schnelle, robuste Kunststoffmodelle.
  • Stereolithografie (SLA): Ein flüssiges Kunstharz wird mit Hilfe eines Lasers ausgehärtet. Das Verfahren ermöglicht sehr genaue und detaillierte Modelle und kommt auch bei der Herstellung individualisierter Produkte zur Anwendung.
  • PolyJet: Ein Druckknopf bringt kleine Tropfen eines photosensitiven Polymers auf eine Werkplattform aus, was dann sogleich mittels eines UV-Lasers ausgehärtet wird. Die Kombination von mehreren Materialien ist schon während des Drucks möglich. Das bietet die Möglichkeit sehr realistischer Prototypen.
  • Selektives Lasersintern (SLS)/Selektives Laserschmelzen (SLM): Mittels eines leistungsfähigen Lasers wird das pulverförmige Ausgangsmaterial in Form geschmolzen/gesintert. Beide Verfahren sind gut für die Herstellung von Funktionsmodellen oder Kleinserien.

Vorteile von 3D Prototyping

Schnell und Preiswert

Der größte Vorteil des 3D Prototyping ist, dass man sehr viel schneller zum Prototyp gelangt. In diesem Zusammenhang spricht man auch von „Rapid Prototyping“. Die Herstellungsdauer variiert dabei zwischen den gewählten Herstellungsverfahren und ist auch von der Größe und Komplexität des Objekts, sowie der Qualität und Druckfähigkeit des vorhandenen 3D-Modells abhängig. In der Regel dauert die Erstellung des Objekts nicht länger als wenige Tage. Diese hohe Geschwindigkeit bei der Herstellung ermöglicht es viel eher und öfter Prototypen zu verwenden. Als Anschauungsmodelle oder Funktionsmodelle eignen sich die 3D-Objekte hervorragend und helfen Fehler in der Konstruktion schneller zu erkennen und zu beheben. Je früher solche Konstruktionsfehler erkannt werden umso kostengünstiger können sie behoben werden.

Komplexe Formen

Selbst komplexe Formen lassen sich ohne Rücksicht auf Stückzahl und Material herstellen. Was bislang technisch gar nicht möglich oder zu teuer war, ist mit 3D-Druck wirtschaftlich realisierbar

Ökologisch

Durch den generativen Aufbau von Objekten fällt ein großer Teil des Abfalls weg, der bei anderen Verfahren wie etwa dem Spanen, Fräsen, Drehen oder Schleifen entstehen würde. Dies ist nicht nur aus Kostengründen zu berücksichtigen, sondern schont auch die Ressourcen. Bei den Verfahren die ein Pulverbett verwenden, kann das nicht benötigte Material meist problemlos für weitere Drucke wiederverwendet werden. Beim SLA, FDM und PolyJet-Verfahren ist für manche Formen ein Stützmaterial notwendig, das nach dem Druck entfernt werden muss. Durch eine geschickte Modellierung kann dieses aber auf ein Minimum reduziert werden.

Detailliert und Präzise

Vom Prototypendruck bis hin zum hochpräzisen Bauteil. Mit dem 3D-Druck kann fast jede Aufgabenstellung detailgetreu und extremer Auflösung hergestellt werden.

Materialvielfalt

3D-Prototyping ermöglicht das Verarbeiten der unterschiedlichsten Materialien, je nach Einsatzzweck z. B.: Carbon-Filament, Laywood, Kupfer-Filament, Kunststoffe, Metalle u. v. m.

Eigene Produktion

Die weiter sinkenden Anschaffungskosten für 3D-Prototyping-Anlagen machen es immer mehr Unternehmen möglich sich selbst eine Anlage zu kaufen und eigenständig ihre Prototypen herzustellen. Dies erspart es Unternehmen ihre Modelle von anderen Anbietern einkaufen zu müssen. Dadurch werden sie unabhängig von anderen Herstellern oder Lieferanten. Das einzige was Unternehmen dazu brauchen ist ein 3D-Drucker und ein druckfähiges digitales 3D-Modell.

Einsatzgebiete von 3D Prototypen

Wie in vielen anderen Bereichen ist der automotive-Bereich und seine Zulieferer der Wachstumsmotor der Branche. Schlüsselkomponenten werden in der Regel von den Automobilbauern selbst gefertigt, um den Wettbewerbsfaktor des Innovationsvorsprungs vor der Konkurrenz nicht zu gefährden, indem man diese außer Haus vergibt. Jedoch übernehmen oft die Zulieferer auch die Produktentwicklung nach den Vorgaben des Automobilherstellers für ihre Produkte und damit auch die Erstellung der Prototypen bzw. werden diese extern an einen Dienstleister vergeben.

Die nächste Schlüsselindustrie ist die Medizintechnik. Mit dem Verfahren des 3D Prototypings lässt sich eine maximale Individualisierung erzielen, z. B. in der Prothetik oder Zahnmedizin. Mittlerweile existieren einige biokompatible Materialien und die Entwicklung ist aufgrund des ungeheuren Bedarfs und der Möglichkeit dieser Technologie sehr dynamisch.

Im Werkzeugmaschinenbau wurde das 3D Prototyping lange nicht allzu ernst genommen. Im Auge des traditionellen Werkzeugbauers waren die Teile ja „nur“ Prototypen, nicht vergleichbar bezüglich Toleranzen und Maßhaltigkeiten. Mittlerweile wird diese Technologie jedoch nicht nur unterstützend für die Konstruktion eingesetzt, sondern auch um Werkzeuge selbst zu optimieren. Durch die immer schneller voranschreitende Technik sind dem Einsatz von 3D Prototyping kaum Grenzen gesetzt.

Hier nachlesen ...

Big Data ist unverzichtbar – gerade für Start-ups

Statistik gehört in der Schule eher zu den weniger beliebten Fächern. Doch später, im Arbeitsleben, …

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.