Rapid Online Prototyping

Rapid Prototyping steht für eine Reihe von Verfahren der additiven Fertigung (auch 3D-Druck genannt), mit denen Prototypenteile schnell und kostengünstig hergestellt werden können. Ein Online-3D-Druckservice ist ein großer Vorteil für alle, die ein mit CAD-Software erstelltes Produkt testen müssen, bevor man mit der Serienproduktion beginnt. Es reicht aus, die aus dem 3D-Modell generierte STL-Datei Online hochzuladen (jede CAD-Konstruktionssoftware ist in der Lage, die Datei im STL-Format zu exportieren), um sehr schnell Angaben zu Kosten, Zeiten und eventuellen Ratschlägen und/oder Tricks zu erhalten, um das betreffende Produkt am besten zu realisieren (eventuelle Geometrien, die geändert werden müssen, um bessere Ergebnisse in Bezug auf die Oberflächen- und Strukturqualität zu erzielen).

Die herkömmliche mechanische Bearbeitung (CNC) kann zur schnellen Herstellung von Prototypen für Tests verwendet werden, allerdings nur, wenn diese geometrisch einfach sind (oder wenn der 3D-Druck ineffizient oder zu teuer ist). Dies liegt auch daran, dass CNC-Maschinen längere Rüst- und Konfigurationszeiten und eine komplexere Vorbearbeitungsphase haben.

Was ist Rapid Prototyping?

In der Vergangenheit gab es immer die Schwierigkeit, funktionale und leistungsstarke Prototypen (vergleichbar mit dem Endprodukt) in kurzer Zeit und zu geringen Kosten herzustellen. Häufig musste man sich auf die gleichen Verfahren stützen, mit denen das fertige Teil später hergestellt werden sollte, wobei häufig teure Geräte (z. B. Formen) oder sehr zeitaufwändige Verfahren verwendet werden mussten. Die Alternative wäre gewesen, etwas herzustellen, das sehr weit vom Endprodukt entfernt ist, und damit die Zuverlässigkeit der durchgeführten Tests stark zu verringern.

Dank des 3D-Drucks ist es heute möglich, Prototypen in Originalgröße oder im Maßstab kostengünstig und in kurzer Zeit herzustellen. Diese Prototypen können in einigen Fällen eine mit dem Endprodukt vergleichbare Leistung aufweisen (je nach verwendetem Material und Technologie). 

Auf diese Weise ist es möglich, im iterativen Modus zu arbeiten, d. h. einen Prototyp zu erstellen und seine Funktionalität zu prüfen; auf der Grundlage der Analyse des erstellten Teils werden nach Durchführung der erforderlichen Bewertungen Änderungen am 3D-Modell vorgenommen und der Druck eines neuen Prototyps gestartet. Ein weiterer Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass die Produktion "im Schatten" erfolgen kann: Tagsüber arbeitet man an der Konstruktion des Teils, während man nachts die Maschine am Prototyp arbeiten lässt. Dadurch wird der Zeitaufwand exponentiell verringert, und es ist keine zusätzliche Ausrüstung erforderlich.

Alternativ können, wie bereits erwähnt, Maschinen mit numerischer Steuerung zur Herstellung von geometrisch einfachen Teilen durch herkömmliche Bearbeitung verwendet werden, wenn ein echter Vorteil gegenüber der additiven Fertigung zu erkennen ist.

Der Prozess des Rapid Prototyping mit 3D-Druck lässt sich daher in 5 Schritten zusammenfassen:

1. Erstellung des CAD-Modells des zu produzierenden Produktes
2. Exportieren des STL-Modells (Punktwolke) und Vorbereiten der Datei für den Druck mit einer Slicing-Software
3. Übermittlung der Datei an den Drucker und Beginn der Prototypenproduktion
4. Analyse von Prototypen, erforderliche Tests und Messungen
5. Iteration der ersten vier Schritte, um die gewünschte Lösung zu erreichen

Vorteile des Online Rapid Prototyping

Wie bereits erwähnt, bietet das Rapid Prototyping die Möglichkeit, mit Teilen zu arbeiten, die dem Endprodukt sehr nahe kommen (und in einigen Fällen genau vergleichbar sind).

Die Vorteile eines solchen Online-Dienstes sind vielfältig:

• Es ist nicht notwendig, in Maschinen (3D-Drucker) zu investieren, die je nach Größe, verarbeiteten Materialien und Leistung sehr teuer sein können
• Die Bearbeitungszeit der STL-Datei ist extrem kurz, man erhält sofort die Zeit- und Kosteninformationen
• Durch die Möglichkeit, das Teil zusammen mit anderen Teilen in einem einzigen Druckdurchgang einzufügen, werden die Kosten erheblich gesenkt.
• Nachdem die notwendigen Tests durchgeführt wurden, können neue und verbesserte Prototypen in einem sehr kurzen Zeitrahmen hergestellt werden