Bei der Konzeption neuer Maschinen, aber auch von Bauwerken, ist oft viel Geld im Spiel. Die finanziellen Risiken müssen demnach möglichst geringgehalten werden. Bei experimentellen Aufträgen ist die Fehlerwahrscheinlichkeit jedoch sehr hoch, weshalb günstige Prototypen gefragt sind. Diese lassen sich nicht nur schnell und vergleichsweise preiswert herstellen, sondern können auch mit überschaubarem Aufwand kurzfristig abgeändert werden.
Modellbau mit 3D-Druckern
Rapid Prototyping wurde erstmals 1987 in den USA für die gewerbliche Nutzung eingeführt. Es handelt sich hierbei um ein Verfahren, bei dem man sowohl Prototypen als auch für den Verkauf gedachte Bauteile schnell in dreidimensionaler Form fertigen kann. Diese Herstellungsart zeichnet sich gegenüber anderen Praktiken durch mehrere Vorteile aus:
- Man spart durch die schnelle Fertigung Zeit und Kosten.
- Es kann optimal auf Fehler in dem Modell eingegangen werden.
- Komplizierte Berechnungen und darauf basierende Entwürfe lassen sich leicht in die Tat umsetzen.
- Die Bauteile wiegen weniger, dadurch sind sie einfacher zu handhaben.
- Es werden keine oder nur minimale Ausgaben für zusätzliche Werkzeuge benötigt.
- Abfallprodukte, falls diese vorhanden sind, können wiederverwertet werden.
- Das finanzielle Risiko für die Unternehmen ist besser kalkulierbar.
Unterschiedliche Techniken des Rapid Prototyping
Je nach Werkstoff gibt es verschiedene Verfahren zur Herstellung von Modellen und Bauteilen mithilfe von 3D-Druck. Anders als bei spanenden Methoden, die die jeweiligen Gegenstände aus einem Materialstück erarbeiten, sind die beiden Vorgangsweisen im Rapid Prototyping darauf ausgelegt, ein Produkt durch den Aufbau von Schichten herzustellen. Daher werden sie auch als additive Verfahren bezeichnet.
Man unterscheidet zwischen der selektiven Lasersinter-Methode, abgekürzt als SLS, und der selektiven Laserschmelz-Herstellung, kurz SLM. Erstere verwendet man zur nahtlosen Verschweißung, da die Bauteile häufig in einem einzigen Produktionsschritt gefertigt werden. Das Vorgehen bei der selektiven Laserschmelz-Anwendung ist ähnlich, allerdings werden hierbei als Ausgangsstoffe meist Metalle verwendet. Folgende Materialien können unter anderem, je nach gewünschter Eigenschaft wie Bruchsicherheit oder Flexibilität, beim Rapid Prototyping zum Einsatz kommen:
- Kunststoff
- Aluminium
- Edelstahl
- TPU
- Werkzeugstahl
- Kupfer
- PEEK HP3
- PA 11
- Titan
Anwendungsbereiche
Rapid Prototyping ist wegen seiner Flexibilität bezüglich Form und Material des Produkts vielfältig anwendbar. Eingesetzt wird dieses Herstellungsverfahren vor allem in der Projektentwicklung, weil es das Investitionsrisiko deutlich vermindert. Man sollte jedoch nicht außer Acht lassen, dass sich 3D-Druckverfahren auch für die Produktion von vollständig funktionellen Werkstücken heranziehen lassen. Über die Details kann man sich auf der Seite von FKM informieren.
Rapid Prototyping beschränkt sich dabei keineswegs auf einzelne Wirtschaftszweige, sondern ist universell vertreten. Flugzeughersteller und Architekten nutzen das Verfahren beispielsweise bei der Projektplanung. Im Gesundheitswesen bietet die Methode eine Möglichkeit, individuelle, an den jeweiligen Patienten angepasste Implantate oder Prothesen anzufertigen. Außerdem könnte Rapid Prototyping einen maßgeblichen Einfluss auf die Erforschung des Alls nehmen, da Bau- oder Ersatzteile für Raumstationen nicht mehr auf der Erde produziert werden müssten. Kultureinrichtungen steht mit dreidimensionalen Objekten eine neue Form der Informationsvermittlung offen, die insbesondere haptisch veranlagte Kinder anspricht und somit zur Ausweitung des Publikums beiträgt. Als vielseitig einsetzbar, kostengünstig und zudem schnell im Fertigungsprozess wird Rapid Prototyping die Wirtschaft noch mehr revolutionieren als bisher geschehen.
Foto: Der 3D-Drucker druckte ein blaues Plastikmodell. Moderne Technik - Foto von iloli