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Joystick Ergonomiemodell mit einer Hand aus schwarzen Kunststoff mit 3D Druck hergestellt
→ Rapid Prototyping

3D Druck & Rapid Prototyping in der Produktentwicklung

" Rapid Prototyping ermöglicht eine schnelle und unkomplizierte Herstellung von Bauteilen zur Funktions-, Design oder Montageüberprüfung. "

Das Rapid Prototyping hat das Ziel möglichst schnell aus seinen 3D-CAD Konstruktionsdaten zu einem realen Produkt zu gelangen.
Die Fertigung des Werkstücks erfolgt dabei werkzeuglos & schnell.
Vor allem in frühen Phasen der Produktentwicklung sind Versuchsreihen und Variantenkonstruktionen unabdingbar.

Durch die schnelle und unkomplizierte Produktion von Prototypen wird die Entwicklung eines serientauglichen Produkts enorm beschleunigt. Einzelne Funktionen können mittels Rapid Prototyping überprüft und angepasst werden. Ein iterativer Konstruktionsprozess ist innerhalb kürzester Zeit realisierbar.

Der 3D-Druck ermöglicht durch seine schnelle und flexible Prozesskette die Herstellung von Prototypen zu jedem Zeitpunkt des Produktentwicklungszyklus.
Somit erlangt der Konstrukteut oder Designer ein frühes und umfassendes Produktverständnis.
Das Rapid Prototyping wird im industriellen Umfeld auch als generative Fertigung, additive Fertigung oder Schichtaufbauverfahren bezeichnet.

 

Die Phasen des Produktentwicklungszyklus

Konzept

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  • Marktanalyse
  • Patentrecherche
  • Lösungsprinzipien finden
  • Erarbeitung eines Real-Konzepts

Entwurf

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  • Ausarbeitung des Designs und der Funktion
  • Überprüfung Ergonomie, Sicherheit und Herstellbarkeit
  • Variantenkonstruktion
  • Versuchsreihen verschiedener Lösungen und Ideen

Ausarbeitung

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  • Konstruktion der Idee bis zur Serienreife
  • Ableitung von Einzelteil- und Baugruppenzeichnungen
  • Nullserie und Kleinserienfertigung

Markteintritt

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  • Serienfertigung des Produkts
  • Bereitstellung von Ersatzteilen und Serviceleistungen
  • Vertrieb und Präsentation des Produkts

Einsatz von Prototypen für alle Phasen der Produktentwicklung

In der Produktentwicklung lässt sich zwischen verschiedenen Prototypen unterscheiden. Es werden verschiedene Anforderungen je nach Phase der Entwicklung gestellt.

Funktionsprototyp

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Funktionsprototypen und -bauteile dienen in der Produktentwicklung zur Überprüfung der prinzipiellen Funktion einer Idee. Mechanische sowie dynamische Funktionsweisen werden durch den Prototypen überprüft und angepasst.

Einzelne Verbesserungen und Änderungen können durch weitere Prototypen verifiziert und bis zur perfekten Funktionsweise optimiert werden.

Dabei ist vor allem die schnelle Bereitstellung durch das Rapid Prototyping entscheidend, da ein früher Markteintritt mit einem funktionierenden Produkt Wettbewerbsvorteil Nummer eins ist.

Die Werkstoffeigenschaften des Rapid Prototyping Werkstoffs sollte denen des späteren Serienwerkstoffs entsprechen. Eigenschaften wie Festigkeit, Schlagzähigkeit und Temperaturbeständigkeit können über die Verwendung des richtigen 3D-Druck Verfahrens und Materials erreicht werden.

Designprototyp

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3D-Druck Designprototypen helfen bei der Findung und dem Vergleich des Produktdesigns.
Eine gute Methode zur Entscheidungsfindung ist die Variantenkonstruktion.

Verschiedene Ideen und Entwürfe können ganz einfach mittels Rapid Prototyping gefertigt und gegenübergestellt werden.
Das Rapid Prototyping ermöglicht eine frühe Einordnung des Designs & Wirkung des Produkts.

Bei Designprototypen spielt die Oberflächenqualität und die damit verbundene Optik und Haptik eine entscheidende Rolle.
Durch Nachbehandlung der hergestellten Prototypen lassen sich sämtliche Veredelungen realisieren. Schleifen, Füllern und Lackierung der Bauteile können mit 3D Druck Prototypen problemlos durchgeführt werden.

Abhängig von Geometrie und Anwendung muss das passende Rapid Prototyping Verfahren verwendet werden, um die geforderte Optik zu erreichen.

Montageprototyp

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Ein Montageprototyp wird ausschließlich verwendet, um die Einbaulage und Passgenauigkeit der Bauteile zu untersuchen.
Vor allem bei großen und komplexen Baugruppen ist nicht immer verifiziert ob die Bauteile eingebaut werden können.
Auch die Montagereihenfolge kann durch das Rapid Prototyping mit realen Bauteilen untersucht werden.

Bei Montageprototypen ist vor allem die Genauigkeit und Maßhaltigkeit der Bauteile entscheidend.
Durch den hochpräzisen 3D-Druck können genaue Bauteile schnell in die Produktentwicklung integriert werden.

Ergonomieprototyp

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Ein Prototyp zur Überprüfung der Ergonomie und Handhabbarkeit des Produkts erfolgt am besten in der realen Welt.
Zwar sind den Bauteilen im CAD keinerlei Grenzen gesetzt, jedoch soll das Produkt am Ende in der Realität eingesetzt werden.

Durch ein physisches Objekt kann ganz einfach getestet werden wie das Produkt mit dem Benutzer und umgekehrt, interagiert.
Das Ziel ist dabei vor allem die komfortable und angenehme Nutzung des Produkts.
Auch bei diesen Anwendungen können verschiedene Varianten mittels Rapid Prototyping hergestellt und miteinander verglichen werden.

Anwendungen Rapid Prototyping bei Formicore