Rapid Prototyping ist ein innovativer Prozess zur schnellen Erstellung von Prototypen und Modellen. Dabei werden moderne Techniken wie 3D-Druck oder Lasersintern eingesetzt, um hochwertige und präzise Modelle herzustellen.
Welche Arten von Rapid Prototyping gibt es?
Stereolithografie (SLA) oder Vat Photopolymerization
Diese schnelle und kostengünstige Technik war die erste erfolgreiche Methode des kommerziellen 3D-Drucks. Dabei wird eine Schicht fotosensitiver Flüssigkeit in einem Becken verwendet, die mithilfe einer computerkontrollierten UV-Lichtquelle schichtweise ausgehärtet wird.
Selektives Lasersintern (SLS)
Das selektive Lasersintern wird sowohl für die Metall- als auch für die Kunststoffprototypenherstellung eingesetzt. Dabei wird eine Pulverbetttechnologie verwendet, um das Material schichtweise mithilfe eines Lasers zu erhitzen und zu sintern. Die Festigkeit der Teile ist jedoch nicht so gut wie bei der Stereolithografie, und die Oberfläche des fertigen Produkts ist normalerweise rau und erfordert möglicherweise eine Nachbearbeitung.
Fused Deposition Modeling (FDM) oder Material Jetting
Dieser kostengünstige und benutzerfreundliche Prozess kann in den meisten nicht-industriellen Desktop-3D-Druckern gefunden werden. Dabei wird ein Spulengewinde aus thermoplastischem Filament verwendet, das in einem Druckdüsenzylinder geschmolzen wird, bevor das resultierende flüssige Kunststoffmaterial schichtweise gemäß einem Computerablageprogramm abgelegt wird. Obwohl die frühen Ergebnisse in der Regel eine geringe Auflösung und Schwäche aufwiesen, verbessert sich dieser Prozess rapide und ist schnell und günstig, was ihn ideal für die Produktentwicklung macht.
Selektives Laserschmelzen (SLM) oder Powder Bed Fusion
Das selektive Laserschmelzen ist besonders für die Herstellung von hochfesten und komplexen Teilen geeignet. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, Automobil-, Verteidigungs- und Medizinindustrie eingesetzt. Bei diesem pulverbasierten Fusionierungsprozess wird ein feines Metallpulver schichtweise mit einem Hochleistungslaser oder Elektronenstrahl geschmolzen, um Prototypen oder Serienteile herzustellen. Häufig verwendete Materialien für SLM sind Titan, Aluminium, Edelstahl und Kobalt-Chrom-Legierungen.
Laminated Object Manufacturing (LOM) oder Sheet Lamination
Dieser kostengünstige Prozess ist weniger anspruchsvoll als SLM oder SLS, erfordert jedoch keine speziell kontrollierten Bedingungen. LOM baut eine Reihe dünn geschnittener Laminatlagen auf, die mit Laserstrahlen oder einem anderen Schneidegerät präzise geschnitten wurden, um das CAD-Musterdesign zu erstellen. Jede Schicht wird auf die vorherige aufgebracht und verklebt, bis das Teil komplett ist.
Digital Light Processing (DLP)
Ähnlich wie SLA verwendet diese Technik die Polymerisation von Harzen, die mit einer konventionelleren Lichtquelle als bei SLA gehärtet werden. Obwohl DLP schneller und günstiger als SLA ist, erfordert es oft den Einsatz von Stützstrukturen und eine Nachhärtung nach dem Druck.
Binder Jetting
Diese Technik ermöglicht das Drucken von einem oder vielen Teilen gleichzeitig, obwohl die hergestellten Teile nicht so stark sind wie die mit SLS erstellten. Beim Binder Jetting wird ein Pulverbett verwendet, auf das feine Tropfen einer Flüssigkeit gesprüht werden, um die Pulverpartikel zu verbinden und eine Schicht des Teils zu bilden. Jede Schicht kann anschließend mit einer Walze verdichtet werden, bevor die nächste Pulverschicht aufgetragen wird und der Prozess wieder von vorn beginnt. Wenn das Teil fertig ist, kann es in einem Ofen gehärtet werden, um das Bindemittel zu verbrennen und das Pulver zu einem zusammenhängenden Teil zu verschmelzen.
Anwendungen
Dieser Prozess wird von Produktentwicklern für die schnelle Herstellung von repräsentativen Prototypenteilen eingesetzt. Dies kann bei der Visualisierung, Gestaltung und Entwicklung des Herstellungsprozesses vor der Massenproduktion helfen.
Ursprünglich wurde Rapid Prototyping für die Herstellung von Teilen und Modellen für die Automobilindustrie verwendet, findet aber inzwischen in einer Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen wie Medizin und Luft- und Raumfahrt Anwendung.
Eine andere Anwendung von Rapid Prototyping ist das sogenannte Rapid Tooling, bei dem ein Teil, wie beispielsweise ein Spritzgussformstöpsel oder eine Ultraschallsensorkeil, hergestellt und als Werkzeug in einem anderen Prozess verwendet wird.
