Rapid Prototyping

Rapid Prototyping (schneller Prototypenbau) bezeichnet eine Gruppe von Technologien und Methoden, mit denen sich physische Prototypen schnell und direkt aus dem CAD-Modell herstellen lassen. Ziel ist es, einen Entwurf so früh wie möglich real zu überprüfen (Form, Montage, Funktion oder Ergonomie), und zwar bevor in die Serienfertigung investiert wird.

Zu den gängigsten Rapid-Prototyping-Verfahren gehört die additive Fertigung (3D-Druck) mit FDM, SLA, SLS und MJF. Für Funktionsprototypen mit engeren Toleranzen kommt die CNC-Bearbeitung zum Einsatz. Welches Verfahren passt, hängt vom Zweck des Prototyps, der geforderten Genauigkeit und dem verfügbaren Budget ab.

Der Vorteil gegenüber der klassischen Entwicklung liegt vor allem darin, dass Konstruktionsfehler früh sichtbar werden, Iterationen kurz und vergleichsweise günstig sind und das Produkt früher auf den Markt kommen kann. Die Erfahrung zeigt: Ein Fehler, der am Prototyp entdeckt wird, kostet nur einen Bruchteil dessen, was seine Behebung nach dem Bau von Formen oder Werkzeugen kosten würde.

Häufig werden die Verfahren kombiniert: die grobe Form aus dem FDM-Druck, Funktionsteile aus der CNC-Bearbeitung und die endgültige Optik durch manuelle Nachbearbeitung der Oberfläche.

Rapid Prototyping ist sinnvoll, sobald ein CAD-Modell vorliegt und Sie eine konkrete Frage beantworten müssen: Passt das Teil in die Baugruppe, liegt es gut in der Hand, hält es der Belastung stand, lässt es sich montieren? Typische Anwendungen sind die Prüfung der Einbausituation vor der Werkzeugbestellung, Ergonomiemodelle für Anwendertests, Muster für Kunden oder Messen sowie Vorrichtungen für die Fertigung.

Auch für Kleinstserien von wenigen Stück, bei denen sich ein Werkzeug wirtschaftlich nicht lohnt, und für den parallelen Vergleich mehrerer Entwurfsvarianten ist Rapid Prototyping die richtige Wahl.

Ein Prototyp aus einem anderen Verfahren und Werkstoff verhält sich anders als das spätere Serienteil. Ein 3D-gedrucktes Teil hat eine andere Festigkeit, Steifigkeit und Oberfläche als ein Spritzguss- oder Gussteil, deshalb lassen sich Ergebnisse mechanischer Prüfungen nicht automatisch auf die Serie übertragen. Legen Sie vor der Fertigung fest, was der Prototyp nachweisen soll, und wählen Sie das Verfahren danach aus.

Fragen Sie Ihren Lieferanten nach der erreichbaren Genauigkeit für die jeweilige Bauteilgröße, nach Druckorientierung und Werkstoff und danach, ob das Entfernen der Stützstrukturen und die Oberflächenbearbeitung im Preis enthalten sind. Das günstigste Angebot ist oft nur ein unbearbeitetes Teil direkt aus dem Drucker.