Rapid Prototyping

Beginn der Fertigung eines Prototyps
Der Kunststoff wird aufgetragen.
Modell fast fertig
Das Endergebnis: Ein Modell der Wirbelsäule, das mit Daten aus dem MRT erschaffen wurde.
Rapid Prototyping weltweit (Daten aus dem Jahr 2000)[1]

Rapid Prototyping (übersetzt schneller Modellbau) ist der Überbegriff über verschiedene Verfahren zur schnellen Herstellung von Musterbauteilen ausgehend von den Konstruktionsdaten.[2]

Abgrenzung zu anderen Rapid-Anwendungen

Die meisten Verfahren des Rapid Prototyping – außer z. B. der Polyamidguss – sind der additiven Fertigung bzw. dem 3D-Druck zuzurechnen, weil sie mit schichtweisem Materialauftrag und ohne Verwendung einer Form arbeiten. Rapid Prototyping bezeichnet die Art der Anwendung näher: Während Rapid Tooling die Herstellung von Werkzeugen und Rapid Manufacturing die Herstellung von Bauteilen und Fertigprodukten bezeichnet, bezeichnet Rapid Prototyping die Erstellung von Prototypen und Modellen.

Verfahren

Abgesehen vom Polyamidguss sind Rapid-Prototyping-Verfahren Fertigungsverfahren, die das Ziel haben, vorhandene CAD-Daten möglichst ohne manuelle Umwege oder Formen direkt und schnell in Werkstücke umzusetzen. Für die additiv aufbauende Verfahrensgruppe wird zumeist als Datenschnittstelle das STL-Format genutzt. Die unter dem Begriff des Rapid Prototyping seit den 1980er Jahren bekannt gewordenen Verfahren sind in der Regel Urformverfahren, die das Werkstück schichtweise aus formlosem oder Form-neutralem Material unter Nutzung physikalischer und/oder chemischer Effekte aufbauen.[3]

Für das Rapid Prototyping werden unter anderem die folgenden Verfahren eingesetzt:

VerfahrenWerkstoffe
Elektronenstrahlschmelzen (EBM)Metalle
Fused Deposition Modeling (FDM)ABS, Polylactide
Laminated Object Modelling (LOM)Papier, Kunststoffe, Keramik oder Aluminium
Laser Engineered Net Shaping (LENS)Metalle
Multi Jet Modeling (MJM)wachsartige Thermoplaste, UV-empfindliche Photopolymere, Sand, Metallpulver, Glaspulver
PolyamidgussPolyamide
Selektives Laserschmelzen (SLM)Metalle, Kunststoffe, Keramiken
Selektives Lasersintern (SLS)Thermoplaste: Polycarbonate, Polyamide, Polyvinylchlorid, Metalle, Keramiken
Space Puzzle Molding (SPM)Kunststoffe
Stereolithografie (SL oder SLA)flüssige Duromere oder Elastomere
Binder Jetting (3D-Drucken)Pulver und Granulate

In Verbindung mit weiteren modernen Technologien wie zum Beispiel dem Reverse Engineering (Digitalisieren), dem CAD, der virtuellen Realität sowie modernen Werkzeugbauverfahren wird die Verfahrenskette innerhalb der Produktentwicklung auch als Rapid Product Development bezeichnet. Diese ist ein Teilgebiet der Produktionsautomatisierung.

In der Vergangenheit wurde die Bezeichnung "Rapid Prototyping" auch als Überbegriff über die verschiedenen additiven Fertigungsverfahren benutzt. Neben "Rapid Prototyping" wurden aber auch Begriffe wie generative Fertigungsverfahren, Schichtbaufertigung, Freeform Fabrication, Desktop Manufacturing, Layer Manufacturing Technology, Advanced Digital Manufacturing (ADM), E-Manufacturing usw. verwendet. Inzwischen haben sich jedoch als Überbegriff "Additive Fertigung", "additive Fertigungsverfahren" und "3D-Druck" durchgesetzt.

Durch dieses mittlerweile stark angewachsene Einsatzspektrum generativ gefertigter Bauteile werden auch immer neue Anforderungen an generativ gefertigte Bauteile gestellt, die durch Folgetechnologien bei generativen Verfahren wie die Oberflächentechnik gelöst werden können. So ist es durch abtragende Verfahren wie das Sandstrahlen oder das Gleitschleifen möglich, die durch den Bauprozess bedingten Stufen einzuebnen. Auch ist es möglich, die generativ gefertigten Werkstücke zu lackieren oder zu metallisieren.

Siehe auch

Literatur

  • Berger, Hartmann, Schmid: Additive Fertigungsverfahren – Rapid Prototyping, Rapid Tooling, Rapid Manufacturing. 1. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2013, ISBN 978-3-8085-5033-5.
  • Andreas Gebhardt: Rapid Prototyping – Werkzeuge für die schnelle Produktentstehung. 2. Auflage. Hanser Verlag, München 2000, ISBN 3-446-21242-6.
  • Petra Fastermann: 3D-Druck/Rapid Prototyping: Eine Zukunftstechnologie – kompakt erklärt. 1. Auflage. Springer Vieweg, Berlin Heidelberg 2012, ISBN 978-3-642-29224-8.
  • Petra Fastermann: 3D-Drucken: Wie die generative Fertigungstechnik funktioniert. 1. Auflage. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-40963-9.
  • Andreas Neef, Klaus Burmeister, Stefan Krempl: Vom Personal Computer zum Personal Fabricator. 1. Auflage. Murmann Verlag, Hamburg 2005, ISBN 3-938017-39-2.
  • Wolfgang G. Trapp: Von Prototypen zur Produktion. Industriethemen-Fachberichte, München 2007.
  • Westkämper Engelbert, Bohnet Jens: Oberflächenveredelung von RP-Bauteilen. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-69879-1.
  • Bohnet Jens, Greta Bernhardt: Bessere Oberflächen auf Rapid-Prototyping Werkstücke. In: Galvanotechnik. Band 99. Leutze, Bad Saulgau 2008, S. 1884–1891.
  • Günter Mennig: Werkzeugbau in der Kunststoffverarbeitung: Bauarten, Herstellung, Betrieb. Carl Hanser Verlag, München 2008.

Weblinks

Commons: Rapid prototyping – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. D. T. Pham, S. S. Dimov, Rapid manufacturing, Springer-Verlag, 2001, ISBN 1-85233-360-X, S. 6.
  2. Rapid-Prototyping Definition. Abgerufen am 12. November 2019.
  3. Dipl.-Ing. J. Hoffmann: Verfahren des Rapid Prototyping – Möglichkeiten und Grenzen. (PDF) In: Technische Universität Dresden. 17. Januar 2001, abgerufen am 11. März 2020.

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