Rapid Prototyping WIKI

Hier werden Ihre Fragen rund um Rapid Prototyping beantwortet.


 

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Begriffserklärung

Was ist Rapidprototyping bzw. Rapid Prototyping?

Rapidprototyping ist ein Verfahren, bei welchem aufgrund von 3D-CAD Daten schnell und kostengünstig ein Prototyp hergestellt werden kann. Die Bauteile entstehen durch schichtweisen Aufbau mittels eines Lasers. Rapidprototyping dient der Herstellung von Urmodellen, Funktionsmustern und Anschauungsmodellen. Das Verfahren eignet sich zudem, um Fehler zu erkennen, bevor es in den Werkzeugbau geht. So hergestellte Bauteile können als Funktionsmodelle verwendet werden um z.B. Passgenauigkeit zu überprüfen oder als Designmodelle für Fotos und Messen.

Welche Toleranzen sind zu erreichen?

Die engsten Toleranzen erreicht man mit Stereolithographie. Die Schichthöhern variieren zwischen 0.1 und 0.05mm. Die zu erreichenden Toleranzen liegen bei ca. +/- 0.15mm. Für Bereiche, die noch genauer dargestellt werden müssen, besteht die Möglichkeit der mechanischen Nachbearbeitung.

Welche 3D-Daten verarbeitet VON ALLMEN AG?

Grundsätzlich können wir fast alle gängigen CAD Daten verarbeiten, z.B STEP, IGES, Parasolid, CATIA, Rhino etc. Für die Herstellung von Rapidprototyping-Bauteilen konvertieren wir Ihre CAD-Daten in das STL Format. Wir arbeiten hierfür mit den modernsten Programmen.

Braucht es in jedem Fall CAD-Daten für die Herstellung von Bauteilen?

CAD-Daten sind Voraussetzung, um Urmodelle mittels SLA oder SLS herzustellen. Falls Sie uns diese nicht anliefern können, unterbreiten wir Ihnen gerne ein Angebot für die Herstellung von Volumendaten mittels unseres modernen CAD-Systems. Wir sind es uns gewohnt, CAD-Daten aufgrund von Skizzen, Designstudien oder ähnlichem herzustellen.

Welche Vorteile hat das Rapidprototypingverfahren?

Entscheidend ist, wofür Sie den Prototypen verwenden möchten. Steht die Funktion oder eher das Design im Vordergrund? Für toleranzenge Modelle empfehlen wir das Stereolithographieverfahren. Soll im Verhältnis ein günstiges Modell gebaut werden, steht Ihnen das Lasersintern zur Verfügung. Gerne beraten wir Sie aber spezifisch für Ihre Anwendung. Denn nebst den verschiedenen Technologien stehen uns auch unterschiedliche Materialen zur Verfügung.

Kann ich mit einem gesinterten Teil oder Stereolithographieteile, Versuche und Tests fahren?

Unsere Bauteile erlauben Funktions- und Belastungstests. Dies ist auch der Grund, weshalb wir einige Firmen im Bereich Luftfahrt und Motorsport zu unserer Kundschaft zählen. Denn dort werden Bauteile auf Herz und Nieren getestet. Mit speziellen Materialien und Oberfächenbehandlungen bauen wir sogar sehr temperaturbeständige Teile.

Mit welcher Lieferfrist darf ich rechnen?

In der Regel liefern wir Ihre Teile, ob in SLA oder SLS gebaut, ab Bestellung innert zwei bis drei Arbeitstagen aus. Je nach Auslastung und Grösse eines Teils kann es in Ausnahmefällen länger dauern. Wir teilen Ihnen auf Anfrage und nach Vorliegen der 3D-Daten gerne mit, wie rasch wir Ihren Prototypen liefern können.

Kann ich in dringenden Fällen einen Prototypen früher erhalten?

Ja, natürlich können Sie das. Wir setzen alles daran, Ihren Wunschtermin zu erreichen, so weit das von der Grösse eines Bauteils her möglich ist. Nehmen Sie Kontakt mit uns auf. Wenn es eine Lösung gibt, werden wir sie finden.

Was beeinflusst die Kosten von Rapidprototyping?

Beide Technlogien, die wir einsetzen, sind sog. generative Verfahren und bauen die Teile Schicht um Schicht auf. Grundsätzlich kann man also sagen: Je höher ein Teil, desto länger die Bauzeit und entsprechend auch der Preis. Je nach Anwendungszweck können besonders hohe Bauteile aber auch gelegt werden. So würde z.B. eine liegende Flasche in einem Bruchteil der Zeit erstellt, die für eine stehende Flasche nötig wäre. Aber nicht immer lässt sich das so einfach lösen, besonders wenn es um optisch perfekte Teile gehen soll. Wir suchen deshalb immer die optimale Lage, die bestmögliche Qualität bei kleinstmöglichem Preis ermöglicht. Gerne unterbreiten wir Ihnen aufgrund Ihrer CAD Daten ein konkretes Angebot.

Ist es möglich SLA und SLS Kleinserien herzustellen?

Ja, das ist durchaus möglich. Man nennt diese Art der Herstellung Rapid Manufacturing. Hier ist eine gute Beratung sehr entscheidend. Denn nebst Rapid Manufacturing stehen uns auch andere Fertigungsverfahren für Kleinst- und Kleinserien zur Verfügung. Je nach Anforderung bezüglich Aussehen, Haptik und Massgenauigkeit empfehlen sich andere Verfahren. Profitieren Sie bei Kleinserien von unserer jahrzehntelangen Erfahrung und lassen Sie sich beraten, was für Ihre Teile das optimal Vorgehen ist. .

Begriffserklärung

» Abformen

» CAD

» Designmodell

» Epoxydharz

» Ergonomiemodell

» Formschrägen

» Freiformflächen

» IGES-Daten

» Layerdicke

» Nachbearbeitung/Finishing

» NCS-Farbtöne

» Photopolymer

» Prototyp

» Rapid Tooling

» Rapid Manufacturing

» RTV Silikone

» Silikonabguss / Silikonprototypen

» Slicen

» Stützkonstruktion / Support

» Urmodell

Abformen

Benötigt man mehrere gleiche Modelle, fertigt man meist nur ein Modell durch Rapidprototyping und “vervielfältigt” es durch Abformprozesse wie z. B. Vakuumguss oder Niederdruckguss. Das Grundprinzip besteht darin, dass das Urmodell in eine Formmasse eingebettet wird. Nach Aushärtung der Formmasse wird das Modell entnommen. In den so entstandenen Hohlraum kann nun eine Giessmasse eingegossen werden.

CAD

Abkürzung für Computer Aided Design (Computerunterstütztes Konstruieren). In unserem Fall erfolgt dies mit SolidWorks.

Designmodell

Ein Designmodell entspricht äusserlich einem Serienmuster. Der Finish der Oberflächen wird mit verschiedenen Verfahren realisiert, bis das Bauteil der  „ShowRoom“-Qualität entspricht. Ein Designmodell unterstützt zudem den schnellen Entscheid über Konstruktions- und Fertigungsmethoden. Ein Designmodell ermöglicht die frühzeitige Einbeziehung des Urteils Dritter (Designer, Kunden, Vertrieb etc.).

Epoxydharz

Ein Epoxydharz besteht aus Polymeren, die je nach Reaktionsführung unter Zugabe der geeigneten Härter einen duroplastischen Kunststoff ergeben. Die Zugabe der Härterkomponenten hat zur Folge, dass sich das Epoxydharz innert wenigen Minuten aushärtet. Epoxydharze verarbeiten wir in Silikonformen und Kunstharzformen.

Ergonomiemodell

Ein Ergonomiemodell unterstützt den schnellen Entscheid über die Durchführbarkeit. Die Herstellung eines Ergonomiemodells zeigt frühzeitig wichtige Details der Bedien- und Benutzerfreundlichkeit eines Produktes. Gegebenenfalls können Teilfunktionen, die noch nicht ausgereift sind, innert kürzester Zeit verbessert werden. Der Detaillierungsgrad eines Ergonomiemodells beschränkt sich im Normalfall nur auf das Äussere. Innenleben wie z.B Elektronik oder mechanische Komponenten werden weggelassen.

Formschrägen

Teile, die in Silikonformen gegossen werden, brauchen keine Formschrägen. Kunstharzformen setzen allerdings Formschrägen voraus. Alle stehenden, in der Ausformrichtung gehaltenen Flächen, müssen mit einem Formanzug versehen werden. Wir haben das Know-how, wo und welcher Formanzug angebracht ist.

Freiformflächen

Freiformflächen sind Flächen, die aufgrund Ihrer Gestalt mathematisch nicht trivial, sondern nur mit aufwändigen Darstellungen (3D-Skizzen, Kurven etc.) entstehen. Freiformflächen sind mit unseren modernsten CAD-Systemen mit ein wenig Mehraufwand problemlos herzustellen.

IGES-Daten

IGES Daten (Initial Graphics Exchane Specification) ist ein neutrales, herstellerunabhängiges Datenformat für CAD-Systeme. Unsere direkten Schnittstellen erlauben es, dieses Datenformat 1:1 einzulesen.

Layerdicke

Die Layerdicke im Bereich Rapidprototyping ist die Schichtdicke, die in den generativen Verfahren Stereolithographie und Lasersintern gebaut werden kann. Sie liegt im Bereich von 0.05mm bis 0.1mm.

Nachbearbeitung/Finishing

Die Nachbearbeitung eines Lasersinterteils oder eines Stereolithographieteils bedeutet die weitere Behandlung der Oberflächen durch z.B. Schleiffen, Strahlen oder Lackieren. Zur Nachbearbeitung kommen auch verfahrensbedingte Prozesse, wenn z.B. die Anforderung an die Genauigkeit der zu erreichenden Toleranzen überschritten wird.

NCS-Farbtöne

Das Natural Color System (NCS) ist ein Standartfarbtonsystem, welches auf Farbempfindungen basiert. Das NCS-Farbtonsystem umfasst mehr Farbtöne als das RAL-System

Photopolymer

Photopolymer ist ein lichtaushärtender Kunststoff. Im Falle der Stereolithographie ist dies ein Epoxydharz. Es wird von einem Laser in dünnen Schichten (Layerdicken) ausgehärtet.

Prototyp

Ein Prototyp oder auch Urmodell genannt, entspricht dem Serienmuster weitgehend, gegebenfalls sogar vollständig. Ein Prototyp wird nach den finalen CAD Daten hergestellt, die auch für die Serienherstellung relevant und freigeben wurden. Ein Prototyp unterscheidet sich vom Serienprodukt nur durch das Produktionsverfahren und die Materialbeschaffenheit. Die Herstellung ermöglicht zudem die frühzeitige Überprüfung einzelner oder mehrerer Produkteigenschaften wir z.B. Montierbarkeit, Entformbarkeit, Testverfahren wie EMV etc.

Das Produkt kann so bereits der Kundschaft präsentiert werden. Die Feedbacks können in die Spritzgusswerkzeugherstellung einfliessen.

Rapid Tooling

Rapid Tooling ist der Oberbegriff für die Herstellung einer schnellen Fertigung von Formen für Prototypenbau und Vorserien. Wir nutzen dieses Verfahren im Zusammenhang mit Rapidprototyping für die Herstellung von Silikonprototypen, Weichteilen etc. Auch ein Aluminium-Spritzgusswerkzeug fällt bei uns unter die Kategorie Rapid Tooling. Denn die Herstellung eines Aluminium-Spritzgusswerkzeuges ist schneller und kostengünstiger zu realisieren als ein Stahl-Spritzgusswerkzeug.

Rapid Manufacturing

Rapid Manufacturing ist die kostengünstige Herstellung einer Kleinserie innert kürzester Zeit. Nachdem sich Rapidprototyping und Selektives Lasersintern (Lasersintering) im Markt durchgesetzt haben, erweisen sie sich als kostengünstige Herstellungsverfahren für Kleinserien. Es muss allerdings dabei beachtet werden, dass der Finish an jedem einzelnen Teil erfolgt. Je nach Anforderungen lohnt es sich, solche Kleinserien mittels anderen Verfahren wie Vakuumguss oder Niederdruckguss herzustellen. Die Vorteile sämtlicher Rapid Manufacturing Verfahren liegen ganz klar bei der schnellen, präzisen und kostengünstigen Herstellung von Kleinserien. Die Verfahren zeichnen sich aus durch den Vorsprung gegenüber Mitbewerbern.

RTV Silikone

RTV Silikone sind vulkanisierbare Silikone bei Raumtemperatur. Sie bestehen aus zwei Komponenten. Die VON ALLMEN AG stellt mit solchen Silikonen Vakuumgiessformen her, wie aber auch Silikonprototypen in jeglicher Form. Diese Silikone sind meist transparent und können einfach mit Pasten eingefärbt werden. Die Shorehärten sind begrenzt, je nach nachträglicher Temperierung erreicht man eine Shorehärte von rund Shore 47A. Mit RTV Silikonen lassen sich auch Zweikomponenten-Spritzgussteile simulieren. Das harte Teil wird dann meist in Rapidprototyping gefertigt, die Silikonpartie an das harte Teil angegossen.

Silikonabguss / Silikonprototypen

Hierbei handelt es sich um ein Abformverfahren, bei dem eine einfache Form mittels Rapidprototyping hergestellt wird. In diese einfache Form wird ein RTV Silikon eingegossen und nach der Aushärtung ausgepackt. Um Lufteinschlüsse in den Silikonteile zu verhindern, findet der Giessprozess unter Vakuum statt. Speziell dafür vorgesehene Vakuumkammern liefern so lunkerfreie Silikonprototypen. Typische Anwendungen sind z.B Dichtungen, Nuggis, Softtouchpartien bei Elektrogeräten etc.

Slicen

Slicen ist die Bezeichnung für die Erzeugung von Schichtinformationen für Rapidprototyping Verfahren. Ein CAD Volumenmodell wird mathematisch in Schichten zerlegt, aus denen später im Selektiv Lasersinterverfahren oder dem Stereolithographieverfahren das körperliche Modell erzeugt wird.

Stützkonstruktion / Support

Rapidprototypingverfahren bauen Bauteile schichtweise auf. Überhängende Partien beim Stereolithographieverfahren müssen gestützt und stabilisiert werden, so dass während dem Bauprozess das Bauteil sauber positioniert bleibt. Der Support wird immer als erstes gebaut. Er besteht aus einer wabenartigen Struktur. Der Support ist beim Stereolithographieverfahren der einzige verfahrensbedingte Abfall.

Urmodell

Ein Urmodell wird dann benötigt, wenn Vakuumgiessformen oder Niederdruckgiessformen gebaut werden möchten. Das Urmodell wird in die Giessmasse eingegossen und nach Aushärtung der Giessmasse wieder entfernt. Im entstandenen Hohlraum kann nun z.B. ein PUR oder Silikon vergossen werden. Typischerweise stellen wir Urmodelle her mittels Rapidprototyping. Die Ausganglage sind immer CAD Daten, die entweder von unseren Kunden angeliefert, oder von unseren Konstrukteuren hergestellt werden.