Was ist Rapid Prototyping?

Foto

Rapid Prototyping (RP) nutzt eine Vielzahl von Fertigungstechniken, um schnell physische Teile direkt aus CAD daten-Modelldaten herzustellen. Rapid Prototyping kann in jeder Phase des Produktentwicklungszyklus für jedes Bauteil oder jede Unterkomponente eingesetzt werden. Prototypen können während des Entwurfsprozesses eines neuen Produkts viele Male wiederholt werden.

Worum geht es bei Rapid Prototyping und 3D-Druck?

Ist Rapid Prototyping dasselbe wie 3D printing? Die einfache Antwort lautet: Nein. Im heutigen Produktentwicklungsprozess wird die Frage, was zuerst verwendet werden kann, jedoch häufig in Verbindung mit Begriffen wie „3D-Druck” und „inkrementelle Fertigung” verwendet, vor allem weil der 3D-Druck zunächst als Mittel für das Rapid Prototyping bekannt wurde. Viele inkrementelle Fertigungstechniken haben sich jedoch weiterentwickelt und große Fortschritte bei der Herstellung qualitativ hochwertiger Teile gemacht, die für manche Prototypen aufgrund der höheren Kosten des 3D-Drucks nicht die erste Wahl sind.

Der Unterschied zwischen Rapid Prototyping und 3D-Druck 

Der 3D-Druck oder die additive Fertigung ist ein Produktionsverfahren, während das Prototyping das Ergebnis oder Endprodukt darstellt. Darüber hinaus können der 3D-Druck selbst oder andere Verfahren zur Erstellung von schnellen Prototypen eingesetzt werden. Warum ist Rapid Prototyping eine so attraktive Lösung für den Markt? Unternehmen müssen neue Product development immer schneller entwickeln und einführen, um auf dem sich schnell verändernden Verbrauchermarkt von heute wettbewerbsfähig zu bleiben. Da rasche Entwicklung und technologische Innovation der Schlüssel zum Erfolg eines Unternehmens sind, kommt dem Rapid Prototyping bei der Entwicklung neuer Produkte immer größere Bedeutung zu. Darüber hinaus lassen sich mit solchen Methoden auch die folgenden Ziele leichter erreichen:

  • Schnellere Entwicklung – Prototyping spielt eine Schlüsselrolle bei der Schaffung eines erfolgreichen Produkts, da es den Herstellungsprozess eines neuen Produkts beschleunigt,
  • Frühe Entwurfs-/Konzeptphase – einschließlich Überprüfung von Form, Passform und Funktion des Entwurfs,
  • Überprüfung des Produkts in der Endphase anhand der technischen Anforderungen und der Unternehmensziele,
  • Ermöglichung von Funktionstests zur Überprüfung von Konzeptannahmen und zur Fertigstellung des Produkts,
  • Prototypen bieten Endnutzern, Auftraggebern, Kunden und Projektteilnehmern die Möglichkeit, praktische Erfahrungen zu sammeln und Feedback zu geben.

Darüber hinaus sollten die Derivate der Entwicklung dieses Bereichs hervorgehoben werden, zu denen die folgenden gehören:

  • Anwendungen für das Rapid Prototyping,
  • Visuelle Prototypen,
  • Konzeptionelle Modelle,
  • Funktionale Prototypen,
  • Prototypen für die Vorproduktion,
  • Werkzeuge für die Herstellung von Prototypen,
  • Formen für die Herstellung von Prototypen.

Vorteile des Rapid Prototyping

Schnellere Umsetzung und Erkundung von Konzepten. Mit Rapid Prototyping lassen sich erste Ideen zu risikoarmen Konzepten entwickeln, die im Handumdrehen wie echte Produkte aussehen. Sie ermöglicht es Designern, über die virtuelle Visualisierung hinauszugehen, um das Aussehen eines Entwurfs besser zu verstehen und Konzepte miteinander zu vergleichen.

Wirksame Kommunikation von Ideen

Physische Modelle ermöglichen es den Konstrukteuren, ihre Ideen mit Mitarbeitern, Kunden, CNC-Bedienern und Vorgesetzten zu teilen und sie auf eine Weise zu kommunizieren, die bei einer reinen Visualisierung des Entwurfs am Bildschirm nicht möglich wäre. Rapid Prototyping erleichtert die Bereitstellung von klarem, praktischem Benutzer-Feedback, das CNC-Programmierer/Designer/Bediener benötigen, um die Bedürfnisse der Benutzer zu verstehen und dann ihre Entwürfe zu verfeinern und zu verbessern.

Iteration von Entwürfen und sofortige Umsetzung von Änderungen

Design ist immer ein iterativer Prozess, der mehrere Test-, Bewertungs- und Verfeinerungsrunden erfordert, bevor das Endprodukt entsteht. Rapid Prototyping mit 3D-Druck oder CNC-Machining for rationalisiert diesen kritischen Prozess von Versuch und Irrtum und bietet die Flexibilität, realistischere Prototypen zu erstellen und Änderungen sofort vorzunehmen. Ein gutes Modell ist ein 24-Stunden-Entwurfszyklus, der Folgendes umfasst: dynamischer Entwurf, Prototyping von Teilen mit CNC machines über Nacht, Überarbeitung und Prüfung am nächsten Tag, Änderungen usw. bis zur Fertigstellung.

Kosten- und Zeitersparnis 

Beim 3D-Druck sind keine teuren Werkzeuge und Konfigurationen erforderlich; dieselbe Ausrüstung kann zur Herstellung verschiedener Geometrien verwendet werden. Durch das Rapid Prototyping im eigenen Haus entfallen die hohen Kosten und die mit dem Outsourcing verbundene Implementierungszeit.

Genauere Prüfung und Minimierung von Konstruktionsfehlern

Bei der Konstruktion und Fertigung of CNC (computer numerical control) -Maschinen können Unternehmen durch die frühzeitige Erkennung und Reparatur von Konstruktionsfehlern kostspielige Neukonstruktionen und Werkzeugwechsel in der Zukunft vermeiden. Rapid Prototyping ermöglicht es Ingenieuren, Prototypen, die wie die Endprodukte aussehen und funktionieren, genau zu testen und so das Risiko von Problemen mit der Benutzerfreundlichkeit zu verringern, bevor sie in Produktion gehen.

CNC machining -Bearbeitung versus Rapid Prototyping – Vor- und Nachteile

Für Teile, deren Funktion von hoher Präzision und Toleranzen abhängt, ist die CNC-Bearbeitung nach wie vor die beste verfügbare Prototyping-Methode. CNC-Verfahren sind ein subtraktives Fertigungsverfahren, bei dem Blöcke und Stangen aus Metall und Kunststoff gefräst und gedreht werden, um hochpräzise, komplexe Teile herzustellen. Es gibt viele Materialien, die für jede Anwendung geeignet sind. Beim CNC Prototype von Teilen werden nur die kritischen Merkmale des Teils berücksichtigt, die bearbeitet und demontiert werden müssen.

Vorteile:

  • Hervorragende Präzision und Oberflächengüte,
  • Mehrere Materialoptionen,
  • Hohe Haltbarkeit und Fähigkeit, verschiedene Funktions- und Umwelttests durchzuführen.
  • Benachteiligungen:
  • Geometrische Grenzen,
  • Teuer aufgrund der Einrichtungs- und Werkzeugkosten,
  • Sehr begrenzte interne Möglichkeiten aufgrund der Kosten für die Ausrüstung.

Für welche Projekte ist CNC prototype machining Rapid Prototyping geeignet?

Das CNC-Prototyping hat viele Vorteile. Die wichtigsten davon sind im Folgenden aufgeführt:

Digitales physisches Prototyping: Beim CNC-Prototyping werden digitale Bilder oder Prototyp-Stimuli erstellt. Das Modell wird erst dann hergestellt, wenn der digitale Stimulus die korrekte Funktion des Prototyps nachgewiesen hat. So kann sichergestellt werden, dass der Prototyp den Spezifikationen entspricht.

Präzision und Konsistenz: Beim CNC-Prototyping werden CAD-Modelle mit den gewünschten Abmessungen erstellt. Es ist möglich, viele Änderungen an den Abmessungen vorzunehmen, bis der Bediener die genaue Ausgabe auf dem Bildschirm erhält. CNC-Maschinen sorgen dafür, dass Prototypen mit der präzisen Genauigkeit von CAD-Modellen hergestellt werden. Durch die CNC-Bearbeitung können mehrere Prototypen mit unterschiedlichen Designs wiederholt hergestellt werden.

K Anwendbarkeit der Materialien: Im Gegensatz zum 3D-Druck ist das CNC-Prototyping eine attraktive Option, wenn Sie mit verschiedenen technischen Materialien arbeiten. Da das CNC-Verfahren für Prototypen verwendet wird, die mechanische Festigkeit erfordern, können Materialien wie Aluminium, Stahl, Edelstahl, PPE, HDPE usw. verwendet werden. Die beim CNC-Prototyping verwendeten Materialien reichen von Strukturmetallen bis hin zu technischen Polymeren.

Ununterbrochene Produktion: CNC-Maschinen arbeiten rund um die Uhr, ohne dass ein Mensch eingreifen muss. Wenn der Bau eines Prototyps zeitaufwändig ist, kann der Bediener die Parameter einstellen, und die Maschine erledigt die Arbeit präzise. So spart das Rapid Prototyping in der CNC-Bearbeitung viel Zeit.

Visuelle und funktionale Genauigkeit des Endprodukts: Die CNC-Prototypenfertigung führt zu Prototypen, die dem gewünschten Ergebnis sehr ähnlich sind. Das bedeutet, dass die visuelle und funktionale Ähnlichkeit der CNC-Prototypen sehr gut ist, so dass sich die Produktingenieure vorstellen können, wie das Endprodukt aussehen wird. Dies wiederum macht ihre Prüfungen effizient.

Komplexes Prototyping: Im Gegensatz zu inkrementellen Fertigungsverfahren ist die CNC-Bearbeitung für die Herstellung komplexer Produkte geeignet. Es gibt Designern die Freiheit, komplexe Prototypen zu entwerfen. Da es sich um ein subtraktives Fertigungsverfahren handelt, trägt der Materialabtrag dazu bei, die Details des Werkstücks zu verfeinern. Daher erleichtert das Rapid Prototyping in der CNC-Bearbeitung die Verfeinerung.

Obwohl die CNC-Bearbeitung ein hochautomatisierter Prozess ist, führt sie nur dann zu den gewünschten Ergebnissen, wenn sie von Experten durchgeführt wird. Kennzeichnung, Materialüberlegungen, CAD-Konstruktion und Maschinenverfügbarkeit machen dies zu einer Aufgabe für Profis. Deshalb sollten Sie CNC machining is nur bei ausgewiesenen Branchenexperten kaufen.