Was ist ein 3D Rapid Prototyp?
Michelangelos David in der Größe einer Schachfigur zu formen, ist eine einfache Sache für einen Computer, der dreidimensionale oder 3D-Rapid-Prototype-Technologien (RP) verwendet. Ähnlich wie ein Tintenstrahldrucker ein zweidimensionales Bild aus einer digitalisierten Datei erzeugt, kann die 3D-Rapid-Prototype-Technologie dasselbe mit tatsächlichen Objekten für die Handhabung im realen Raum tun. Basierend auf zahlreichen Techniken, Geräten und Materialien arbeiten 3D-Rapid-Prototype-Prozesse im Allgemeinen mit CAD-Objekten (Computer Aided Drafting) für den Entwurf oder die Herstellung. Sie konstruieren sie, indem sie jeweils eine Materialschicht erzeugen, bis eine perfekte Kopie entsteht. Diese Konstruktion unterstützt die Erstellung einer nahezu unbegrenzten Anzahl komplexer Formen und Objekte und revolutioniert die Effizienz von Design und Produktion.
Das Prototyping besteht im Allgemeinen aus drei Aspekten: Erstellen von Modellen für die Herstellung, Produktüberprüfung und Verfeinerung. Benutzer wandeln Computer-Schaltpläne direkt in Prototypen um. Entwürfe werden evaluiert, bevor kostspielige Produktionsprozesse beginnen, und Produktoberflächen und -oberflächen können getestet werden.
Hersteller können nahezu unzählige Produktformen für die Massenproduktion oder Kundenanpassung anpassen. Prototyp-Iterationen oder -Variationen können nach Überprüfung durch Produktionsteams oder Kunden verfeinert werden. Dies ermöglicht eine größere Flexibilität und geringere Kosten bei der Produktentwicklung im Vergleich zum herkömmlichen zeitaufwändigen Prototyping per Maschine oder Hand.
Im Wesentlichen bezieht sich der RP-Prozess auf die automatisierte additive Konstruktion eines Objekts. Das heißt, Objekte werden erstellt, indem jeweils eine Schicht, ein Pulver oder eine Flüssigkeit hinzugefügt wird, bis sich ein Objekt gebildet hat. Die Herstellung eines 3D-Rapid-Prototyps bezieht sich auf die High-End-Herstellung von Präzisionsprodukten, die nach technischen Spezifikationen entwickelt wurden. Zahlreiche Techniken ermöglichen die Konstruktion von Teilen, Modellen und Werkzeugen. Hierzu zählen unter anderem die Stereolithographie, die Modellierung der Schmelzablagerung, die Ultraschallkonsolidierung und das selektive Lasersintern. Bei diesen additiven Konstruktionsmethoden werden Querschnitte mit Techniken wie Laserschmelzen, Flüssigkeitshärten, Perlen oder Schweißen beschichtet, um bestimmte Materialien wie Harze oder Folien aufzunehmen. Der Einsatz von RP kann die Material- und Arbeitskosten sowie die Zeit drastisch senken. Modelle können innerhalb von Stunden oder Tagen gebaut werden.
In kleinerem Maßstab ist 3D-Druck eine übliche Technik, die manchmal als 3D-Rapid-Prototype-Konstruktion bezeichnet wird. Bei diesem Vorgang wird jedoch eine kleinere Desktop-Maschine für die Konstruktion verwendet, jedoch fehlt die schematische Maßgenauigkeit oder Materialflexibilität der bei der Herstellung verwendeten 3D-Rapid-Prototype-Methoden. Das 3D-Drucker-Verfahren wird normalerweise zum Erstellen von Einwegmodellen für praktische Vorführungen verwendet, während komplexere RP-Maschinen über Werkzeugmuster verfügen, die den Produktionsprozess selbst unterstützen. Darüber hinaus bieten 3D-Drucker möglicherweise nur einige wenige Materialoptionen, während RP Dutzende von Materialien wie Harze und Photopolymere zur Vervielfältigung von Produktionsmaterialien wie Thermoplasten verarbeiten kann.
Rapid Prototyping könnte langfristige Auswirkungen auf die Industrie haben, ebenso wie die Fertigungsstraße die Fertigung revolutionierte. Traditionell sinken die Herstellungskosten mit der Zeit über die Lebensdauer der Produktlinie. Bei Rapid Prototyping unterscheiden sich die Kosten für die Produktion von nur wenigen Einheiten nicht von den Kosten für die Produktion von Tausenden. Während dies dazu beitragen kann, kleinere Produktzahlen für kundenspezifische Bestellungen zu ermöglichen, sind die möglichen Auswirkungen dieser Bedingung auf das Verständnis von Skaleneffekten unbekannt. Die Fertigung mit 3D-Rapid-Prototype-Technologie kann Konstruktions- und Produktionsschritte weiterhin zu effizienteren Prozessen zusammenführen.