Wie funktioniert der 3D-Prototypenbau?

Der Bau von Prototypen in 3D kann dafür sorgen, dass ein besseres und deutlich preiswerteres Resultat so schnell wie möglich geschaffen wird. Prototypen zeigen die Schwachstellen des jeweiligen Objektes und machen das Testen des neuen Designs möglich. Indem der Prototyp verbessert wird, wird automatisch auch das Endergebnis besser. Zudem ist das Modell des Prototyps deutlich einfacher und dementsprechend auch preiseffizienter zu bewerkstelligen als das fertige Produkt. Im Übrigen ist ein ausgereifter Prototyp ein Beleg dafür, dass die eigentliche Herstellung des Produkts reibungslos vonstattengehen wird. Aber wie funktioniert der 3D-Prototypenbau?

3D-Prototypenbau mit Rapid Prototyping

In puncto 3D Druck ist neben Rapid Prototyping oder Rapid Manufacturing auch die Rede von additive Manufacturing. Das innovative Rapid Prototyping ist ein Verfahren, mit dem hochpräzise dreidimensionale Prototypen unmittelbar aus CAD-Daten hergestellt werden. Die dabei produzierten Prototypen funktionieren und sehen aus wie die Endprodukte.

Ohne Weiteres können aber sowohl die Funktion als auch das Design optimiert werden, was einen enormen Nutzen für Unternehmen mitbringt. Das anschließende Funktionsprinzip eines Prototyps ist durch die Animation der bewegten Komponenten zu sehen. Das Ziel des 3D-Prototypenbaus ist es, die hergestellten Produkte auf Herz und Nieren zu prüfen und auf diese Weise in den Fertigungsprozess überzuleiten.

Mit dem Rapid Prototyping Verfahren werden Prototypen in verschiedenen Materialien gefertigt. So ist neben dem 3D Druck mit Metall auch der 3D Druck mit Kunststoff möglich. Die erzeugten Bauteile können dabei durch Wärmestabilität, Maßhaltigkeit sowie eine detailgetreue und präzise Wiedergabe überzeugen.

Prototypen entstehen Schicht für Schicht

Der 3D-Druck ist optimal für die Herstellung von Prototypen und Modellen geeignet. Mit dem geeigneten 3D-Druck-Verfahren ist es möglich, nahezu alles herzustellen – maßgefertigte Bauteile, Messemodelle, Schmuckstücke, Skulpturen Design- oder Funktionsmodelle. Beim Rapid Prototyping werden dreidimensionalen Modelle gedruckt. Das Besondere daran ist hier die Tatsache, dass die Objekte in Schichten gedruckt werden. Die einzelnen Schichten sind aufeinandergestapelt. Letztendlich ergeben sie das dreidimensionale Modell.

Die Basis für den schichtweisen Aufbau des dreidimensionalen Objekts stellt ein 3D CAD-Datensatz des herzustellenden Objekts dar. Die Daten für die 3D-Drucker werden mit Hilfe von einer speziellen 3D-Druck-Software aufbereitet.

Für den Prototypenbau der dreidimensionalen Objekte kommen sowohl flüssige als auch feste Werkstoffe zum Einsatz. In Abhängigkeit vom verwendeten Verfahren und der Beschaffenheit können die Stoffe entweder gehärtet oder gar geschmolzen werden. Bei diesem Prozess werden unterschiedliche Stoffe verwendet. Dazu zählen Metalle, Kunststoffe, Keramiken oder auch flüssige Kunstharze. Feste Materialien, die während des Druckverfahrens schmelzen müssen, sind meistens pulverförmig oder haben die Form von Filamentdraht.

Die häufigsten Verfahren beim 3D-Prototypenbau

Der 3D-Prototypenbau findet durch verschiedene Druckverfahren statt. Diese unterscheiden sich in erster Linie durch das verwendete Material und die damit in Zusammenhang stehenden Kosten. Darüber hinaus unterscheiden sich die Verfahren der additiven Fertigung auch in Sachen Geschwindigkeit und Genauigkeit. Je nach Anwendungsfall hat demzufolge jedes Verfahren des 3D-Prototypenbaus seine Vor- und Nachteile.

Am häufigsten sind beim 3D-Prototypenbau die folgenden Verfahren anzutreffen: selektives Lasersintern (SLS), selektives Laserschmelzen (SLM), Fused Deposition Modeling (FDM) und die Stereolithographie (SLA). Neben den bereits bestehenden Verfahren werden allerdings immer wieder auch neue entwickelt.