Rapid Prototyping mit 3D-Druck

24. Aug 2016 item Redaktion

Wie aus dem Nichts entstehen komplexe Strukturen und ganze Gegenstände: 3D-Druck verblüfft stets aufs Neue. Von der innovativen Technologie kann auch der Prototypenbau profitieren. 

Ob Schmuck, Textilien oder Prothesen: Die Möglichkeiten des 3D-Drucks scheinen stetig zuzunehmen. Mittlerweile gibt es sogar schon die Vision, ganze Gebäude zu drucken, Contour Crafting genannt. Was der US-Amerikaner Chuck Holl 1983 entdeckte und damals als Stereolithographie bezeichnete, scheint in seinen aktuellen Ausprägungen geradezu einem Science-Fiction-Film entsprungen zu sein. Doch es muss ja nicht immer spektakulär sein, ganz im Gegenteil. Auch für den bodenständigen Maschinenbau bietet der 3D-Druck bemerkenswerte Möglichkeiten. Dies soll im Folgenden anhand von dreidimensional gedruckten Prototypen illustriert werden. 

Darum geht es beim 3D-Druck

Auf der Basis von CAD-Daten schichten 3D-Drucker zahlreiche Lagen übereinander. Dabei kommen Materialien wie Kunststoff, Metall oder Keramik zum Einsatz. Im Kontext der Industrie wird 3D-Druck auch als „additive Fertigung“ bezeichnet. Sie zeichnet sich im Gegensatz zu subtraktiven Verfahren, bei denen Material abgetragen wird, vor allem dadurch aus, dass sie äußerst materialsparend ist. Während etwa bei der CNC-Bearbeitung einiges an Material durch das Fräsen wieder entfernt werden muss, wird beim 3D-Druck nur das verwendet, was auch direkt gebraucht wird. 

Rapid Prototyping: Mehr Sicherheit bei der Entwicklung 

„Schneller Modellbau“ – so lautet ungefähr die Übersetzung von Rapid Prototyping. Diese Methode ist eine direkte Reaktion auf die schnellen Durchlaufzyklen, die in der Industrie vorherrschen. Aufgrund dieser Situation bleibt einfach keine Zeit, um Vorserienteile oder Erstmuster zu produzieren. Grundsätzlich sind die Ziele und Vorteile von Rapid Prototyping dieselben wie beim konventionellen Prototypenbau: Es geht darum, durch Vorversionen von Bauteilen bereits zu einem frühen Zeitpunkt mögliche Schwächen aufzudecken. Dies ermöglicht einen optimalen Übergang zwischen Planungs- und Konstruktionsphase. Somit werden hohe Kosten vermieden, die durch eine Produktion fehlerhafter Teile entstehen können.

Die Präzision und Schnelligkeit von 3D-Druck prädestiniert ihn geradezu für die Technik des Rapid Prototyping. Allerdings sollten im Elektronikbereich nur solche Materialien eingesetzt werden, die auch ESD-fähig sind. Übliches 3D-Druck-Material besitzt diese Eigenschaften leider nicht. Diesem Problem kann jedoch leicht abgeholfen werden: Nach einer sorgfältigen Oberflächenbeschichtung sind auch gedruckte Prototypen vor einer elektrostatischen Entladung geschützt. Grundsätzlich empfehlen sich für den 3D-Druck spröde und einfache Kunststoffe.

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