Rapid Prototyping

Beginn der Fertigung eines Prototypen

Der Kunststoff wird aufgetragen.

Modell fast fertig

Das Endergebnis: Ein Modell der Wirbelsäule, das mit Daten aus dem MRT erschaffen wurde.

Rapid Prototyping weltweit

Das Audi-RSQ-Modell wurde mithilfe von CAD-Daten, die direkt in ein Programm für Industrieroboter mit Frässpindel umgewandelt wurden, gefräst.

Für große Modelle werden Industrieroboter wie eine CNC-Maschine eingesetzt.

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

Rapid-Prototyping-Verfahren sind somit Fertigungsverfahren, die das Ziel haben, vorhandene CAD-Daten möglichst ohne manuelle Umwege oder Formen direkt und schnell in Werkstücke umzusetzen. Die für diese Verfahrensgruppe relevante Datenschnittstelle ist das STL-Format. 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 formneutralem Material unter Nutzung physikalischer und/oder chemischer Effekte aufbauen.

Verfahren

Zu den Verfahren des Rapid Prototyping zählt man unter anderem:

Verfahren	Werkstoffe
3D Printing	Kunststoffe, Kalkpulver mit Epoxid-Hülle, Photopolymere auf Acrylbasis
Contour Crafting (CC)	Beton
Elektronenstrahlschmelzen (EBM)	Metalle
Fused Deposition Modeling (FDM)	ABS, Polycarbonate
Laminated Object Modelling (LOM)	Papier, Kunststoffe, Keramik oder Aluminium
Laser Engineered Net Shaping (LENS)	Metalle
Laserauftragschweißen	Metalle
Multi Jet Modeling (MJM)	wachsartige Thermoplaste, UV-empfindliche Photopolymere
Polyamidguss	Polyamide
Selektives Laserschmelzen (SLM)	Metalle, Kunststoffe, Keramiken
Selektives Lasersintern (SLS)	Thermoplaste: Polycarbonate, Polyamide, Polyvinylchlorid, Metalle, Keramiken
Space Puzzle Molding (SPM)	Kunststoffe
Stereolithografie (STL oder SLA)	flüssige Duromere oder Elastomere
Streifenlichtscanning	verschiedene

Anwendung

In den letzten Jahren wurden die Anwendungsgebiete des Rapid Prototypings, die sich am Anfang auf das Herstellen von Modellen und Prototypen konzentrierten, auf weitere Felder ausgedehnt. Dazu zählen:

• der Einsatz als Werkzeug: Rapid Tooling,
• der Einsatz als Fertigteil: Rapid Manufacturing und
• eine Software-Entwurfsmethode im Kontext Softwareengineering.

Wegen der Breite der aktuellen Anwendungen ist es derzeit angebracht, vom Einsatz generativer Fertigungsverfahren zu sprechen.

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.

Daneben findet man auch Begriffe wie generative Fertigungsverfahren, Solid Freeform Fabrication, Desktop Manufacturing, Layer Manufacturing Technology, Advanced Digital Manufacturing (ADM), auch E-Manufacturing usw.

Durch dieses mittlerweile stark angewachsene Einsatzspektrum von generativ gefertigter Bauteilen 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

• Digital fabricator
• RepRap

Literatur

• Andreas Gebhardt: Rapid Prototyping – Werkzeuge für die schnelle Produktentstehung. 2. Auflage. Hanser Verlag, München 2000, ISBN 3-446-21242-6.
• 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. 99, Leutze, Bad Saulgau 2008, S. 1884-1891.
• Prof.Dr.-Ing. Günter Mennig: Werkzeugbau in der Kunststoffverarbeitung: Bauarten, Herstellung, Betrieb. Carl Hanser Verlag, München 2008.

Weblinks

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

• Technology Review: 3D-Drucker für das Volk Überblicksartikel zum Stand der Technik bei Fab@Home und RepRap
• Video: Rapid-Prototyping - Interview mit Bre Pettis
• Liste der 3D Druckerhersteller