OEM Advanced Rapid Prototyping-Dienst

 Ihr umfassender Leitfaden zum fortgeschrittenen Rapid Prototyping

 Vom Konzept zur Realität in Rekordzeit

Im heutigen Wettbewerbsumfeld ist Geschwindigkeit die entscheidende Währung. Rapid Prototyping (RP) ist der Eckpfeiler der modernen Produktentwicklung und ermöglicht es Ingenieuren und Designern, digitale Konzepte innerhalb von Stunden statt Wochen in greifbare, funktionsfähige Teile umzusetzen. Durch die Integration von Rapid Prototyping in Ihren Workflow können Sie Designs validieren, Form- und Passformtests durchführen, Stakeholder einbinden und Ihre Markteinführungszeit mit beispielloser Agilität beschleunigen.

Dieser umfassende Leitfaden untersucht die Kerntechnologien und fortschrittlichen Materialien, die professionelles Rapid Prototyping ausmachen. Unser Ziel ist es, Sie mit dem Wissen auszustatten, das Sie benötigen, um das optimale Verfahren für Ihre spezifische Anwendung auszuwählen und so Präzision, Funktionalität und Geschwindigkeit in jeder Phase Ihres Entwicklungszyklus zu gewährleisten.

Die Rapid Prototyping-Technologielandschaft

Rapid Prototyping umfasst eine Reihe additiver Fertigungstechnologien mit jeweils einzigartigen Stärken. Das Verständnis dieser Prozesse ist der erste Schritt zu einer fundierten Entscheidung.

1.1 Stereolithographie (SLA)

Verfahrensprinzip: SLA, die bahnbrechende RP-Technologie, verwendet einen Ultraviolettlaser, um Photopolymerharz Schicht für Schicht zu zeichnen und auszuhärten. Die Bauplattform hebt sich schrittweise an, sodass frisches Harz unter das Teil fließen kann, damit die nächste Schicht ausgehärtet werden kann.

Hauptvorteile:

• Unübertroffene Oberflächenbeschaffenheit: Erzeugt die glatteste Oberflächenbeschaffenheit aller RP-Technologien, ideal für visuelle Prototypen und Mastermuster.

• Hohe Funktionsauflösung: Kann extrem feine Details, dünne Wände und komplexe Geometrien mit scharfen Kanten erfassen.

• Isotrope Teile: Teile haben in allen Richtungen (X, Y und Z) konsistente mechanische Eigenschaften.

Überlegungen:

• Sprödigkeit des Materials: Standardharze können spröde sein und unter mechanischer Belastung brechen.

• UV-Abbau: Längere Einwirkung von UV-Licht kann zu Vergilbung und weiterer Versprödung führen.

• Anforderungen für die Nachbearbeitung: Die Teile müssen in einem Lösungsmittel gewaschen werden, um überschüssiges Harz zu entfernen, und unter UV-Licht nachgehärtet werden, um die endgültigen Eigenschaften zu erreichen.

Ideale Anwendungen: Konzeptmodelle, visuelle Prototypen, Mastermuster für Silikonformen, detaillierte Architekturmodelle und hochpräzise Präsentationsstücke.

1.2 Selektives Lasersintern (SLS)

Verfahrensprinzip: Beim SLS-Verfahren werden kleine Polymerpulverpartikel mit einem Hochleistungs-CO2-Laser verschmolzen. Der Laser scannt den Querschnitt des Teils und sintern die Pulverpartikel miteinander. Der entscheidende Vorteil besteht darin, dass das umgebende, ungesinterte Pulver als natürliche Stützstruktur fungiert und so die Herstellung hochkomplexer Geometrien ermöglicht.

Hauptvorteile:

• Supportfreie Komplexität: Ermöglicht die Herstellung ineinandergreifender Teile, komplizierter interner Kanäle und organischer Geometrien ohne spezielle Stützen.

• Hervorragende mechanische Eigenschaften: Die Teile sind robust, langlebig und weisen eine gute Stoß- und Hitzebeständigkeit auf.

• Hohe Baueffizienz: Die gesamte Baukammer kann mit mehreren Teilen befüllt werden, wodurch der Durchsatz maximiert wird.

Überlegungen:

• Poröse Oberflächenbeschaffenheit: Die Teile weisen eine leicht raue, körnige Oberflächenstruktur auf.

• Begrenzte Farboptionen: Teile werden normalerweise in Weiß oder Cremeweiß hergestellt und erfordern eine Nachbearbeitung zur Farbgebung.

Ideale Anwendungen: Funktionale Prototypen, Rohrleitungen, Gehäuse mit integrierten Schnappverschlüssen, Mechanismen und Endverbrauchsteile in kleinen Stückzahlen.

1.3 Fused Deposition Modeling (FDM)

Verfahrensprinzip: FDM baut Teile auf, indem ein Endlosfaden aus thermoplastischem Material durch eine beheizte Düse extrudiert wird. Das Material wird Schicht für Schicht aufgetragen, kühlt sofort ab und verfestigt sich. Stützstrukturen werden bei Bedarf aus einem separaten, löslichen Material gedruckt.

Hauptvorteile:

• Robuste mechanische Eigenschaften: Verwendet produktionstaugliche Thermoplaste (wie ABS, PC, Nylon), was zu starken, langlebigen und funktionalen Teilen führt.

• Kosteneffizienz: Geringe Maschinenbetriebs- und Materialkosten, insbesondere bei größeren Teilen.

• Große Materialauswahl: Bietet eine große Auswahl an Materialien mit speziellen Eigenschaften (z. B. hochtemperaturbeständig, chemikalienbeständig, biokompatibel).

Überlegungen:

• Sichtbare Layerlinien: Sofern keine Nachbearbeitung erfolgt, weisen die Teile eine gestreifte Oberflächenbeschaffenheit auf.

• Anisotropes Verhalten: In Z-Richtung (zwischen den Schichten) ist die Festigkeit normalerweise geringer.

• Langsam für komplexe Teile: Bei Teilen, die viele Stützen oder feine Details erfordern, kann die Druckgeschwindigkeit langsam sein.

Ideale Anwendungen: Funktionstests, Vorrichtungen und Halterungen, Prototypen im großen Maßstab und Konzeptmodelle, bei denen die endgültige Oberflächenbeschaffenheit nicht entscheidend ist.

1.4 PolyJet-/MultiJet-Druck (MJP)

Verfahrensprinzip: Ähnlich wie beim Tintenstrahldruck spritzen PolyJet- und MJP-Technologien Tausende von Photopolymertröpfchen auf eine Bauplattform. Jede Schicht wird sofort durch UV-Licht ausgehärtet. Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal ist die Möglichkeit, mehrere Materialien gleichzeitig zu spritzen, einschließlich digitaler Materialien mit gemischten Eigenschaften.

Hauptvorteile:

• Teile aus mehreren Materialien und in Vollfarbe: Kann Teile mit unterschiedlichen Shore-A-Werten, Farben und Transparenzen in einem einzigen Druck produzieren.

• Hohe Detailgenauigkeit und glatte Oberfläche: Erreicht eine mit SLA vergleichbare Oberflächenqualität und Detailauflösung.

• Materialvielfalt: Von gummiartiger Flexibilität bis hin zu starrer Transparenz.

Überlegungen:

• Sprödigkeit des Materials: Ähnlich wie bei SLA können Materialien für Funktionstests mit hoher Belastung weniger geeignet sein.

• Höhere Kosten: Im Allgemeinen teurer als SLA oder FDM bei vergleichbaren Teilegrößen.

Ideale Anwendungen: Umspritzte Prototypen, medizinische Modelle, Verbraucherprodukte mit Soft-Touch-Griffen und äußerst realistische, vollfarbige Modelle.

1.5 Direktes Metall-Lasersintern (DMLS)

Verfahrensprinzip: DMLS ist das metallische Gegenstück zu SLS. Dabei wird ein Hochleistungsfaserlaser verwendet, um feine Metallpulverpartikel in einer Schutzgaskammer Schicht für Schicht miteinander zu verschmelzen. Das Ergebnis sind absolut dichte und hochfeste Metallteile.

Hauptvorteile:

• Metallteile in Produktionsqualität: Erstellt funktionale Metallkomponenten mit mechanischen Eigenschaften, die denen von Schmiedematerialien ähneln.

• Gestaltungsfreiheit: Ermöglicht konsolidierte Baugruppen, interne Kühlkanäle und leichte Gitterstrukturen.

• Breites Materialportfolio: Beinhaltet Aluminium, Titan, Edelstahl und Superlegierungen auf Nickelbasis.

Überlegungen:

• Hohe Kosten: Erhebliche Investitionen in Ausrüstung, Materialien und Betrieb.

• Nachbearbeitung: Erfordert Spannungsabbau, Entfernung der Stützstrukturen und häufig CNC-Bearbeitung für kritische Oberflächen.

• Oberflächenrauheit: "Die Oberflächen im Originalzustand sind rau und müssen möglicherweise nachbearbeitet werden.

Ideale Anwendungen: Funktionale Metallprototypen, konturnah gekühlte Spritzgusswerkzeuge, Komponenten für die Luft- und Raumfahrt und den Automobilbau sowie medizinische Implantate.

Das Rapid Prototyping-Materialportfolio

Die Auswahl des richtigen Materials ist entscheidend für den Erfolg Ihres Prototyps. Das Material bestimmt die funktionale Leistung, die ästhetische Qualität und die Haltbarkeit.

 Strategische Prozessauswahl: Ein Entscheidungsrahmen

Die Wahl der richtigen Technologie erfordert ein klares Verständnis der Hauptziele Ihres Projekts. Nutzen Sie diesen Rahmen als Orientierung für Ihre Auswahl.

1. Definieren Sie den Zweck des Prototyps:

• Visuelle und ästhetische Validierung: Für Modelle, bei denen Optik und Haptik im Vordergrund stehen. Empfohlen: SLA, PolyJet.

• Form-, Passform- und Montageprüfung: Um Abmessungen und die Interaktion der Teile zu überprüfen. Empfohlen: SLA (für Details), SLS (für komplexe Passungen), FDM (für große Baugruppen).

• Funktionale Leistungstests: Für Teile, die Belastungen, Hitze oder chemischen Einflüssen standhalten müssen. Empfohlen: FDM (mit technischen Materialien), SLS, DMLS.

• Kleinserienfertigung & Sonderwerkzeuge: Für Endverbrauchsteile oder Fertigungshilfsmittel. Empfohlen: SLS, FDM, DMLS.

2. Bewerten Sie die wichtigsten Projektbeschränkungen:

• Budget: FDM und SLA sind im Allgemeinen für Prototypen im Frühstadium am kostengünstigsten. DMLS und Multimaterial-PolyJet erzielen einen Aufpreis.

• Zeitleiste: SLS und FDM zeichnen sich durch einen hohen Durchsatz bei der Herstellung mehrerer Teile aus. SLA und PolyJet bieten eine schnelle Bearbeitung einzelner, hochdetaillierter Teile.

• Materialeigenschaften: Passen Sie die mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften des Materials an die vorgesehene Umgebung des Prototyps an.

 Unser Rapid Prototyping-Ökosystem: Präzision, Geschwindigkeit, Partnerschaft

Wir sind mehr als ein Dienstleister; wir sind die Erweiterung Ihres Forschungs- und Entwicklungsteams. Unsere hochmodernen Anlagen und unser kompetenter technischer Support setzen Ihre Ideen mit unübertroffener Geschwindigkeit und Präzision in die Tat um.

Unsere Technologie-Infrastruktur:
Wir verfügen über einen umfangreichen Fuhrpark mit Industriegeräten, um sicherzustellen, dass wir für Ihre Arbeit das richtige Werkzeug haben:

• SLA: 3D Systems ProJet 6000 und Formlabs Form 3BL

• SLS: 3D Systems sPro 230 HD-HS

• FDM: Stratasys F900 und Fortus 450mc

• PolyJet/MJP: Stratasys J850 Prime und J55

• DMLS: EOS M 300-4

Mehrwertdienste:

• Design für Additive Fertigung (DfAM)-Analyse: Unsere Ingenieure optimieren Ihr Design für den gewählten Prozess und schlagen Verbesserungen hinsichtlich Festigkeit, Gewicht und Kostensenkung vor.

• Umfassende Nachbearbeitung: Wir bieten eine umfassende Palette an Endbearbeitungsoptionen: Entfernen der Stützstruktur, Schleifen, Grundieren, Lackieren, Färben, Dampfglätten und Wärmebehandlung.

• Strenge Qualitätskontrolle: Jeder Prototyp wird anhand Ihrer CAD-Daten und Spezifikationen geprüft, um Maßgenauigkeit und Qualität zu gewährleisten.

Produktionsausrüstung

Formenwerkstatt