Prototypen aus Kunststoff können für die unterschiedlichsten Projekte angefertigt werden. In der Regel geht es darum, eine Idee zu visualisieren oder ein geplantes Produkt mit dem Kunden zu besprechen. Unternehmen schätzen Kunststoff-Prototypen insbesondere aufgrund der geringen Kosten und der zeitlichen Flexibilität.
Aber wie werden solche Kunststoff-Prototypen eigentlich hergestellt?
Inhaltsverzeichnis zum Beitrag
Herstellung von Kunststoff-Prototypen durch Rapid Prototyping
Es gibt eine Reihe von unterschiedlichen Möglichkeiten, Prototypen herzustellen. Dazu gehören unter anderem diese:
- Stereolithographie
- Fused Deposition Modeling
- Layer-Laminate-Manufacturing
- CNC Kunststoff-Bearbeitung
- Kunststoffspritzguss
All die obig aufgeführten Verfahren gehören zum sogenannten Rapid Prototyping. RP ist eine Bezeichnung für die schnelle Herstellung von Modellen oder Musterteilen auf der Basis einer dreidimensionalen Geometriebeschreibung. Um mit der RP-Methode arbeiten zu können, muss ein vollständiges 3D-CAD Modell vorliegen. Bei der Stereolithographie, dem Fused Deposition Modeling und dem Layer-Laminate-Manufacturing werden während des Verfahrens dünne Querschnitte mit einem Laserstrahl nachgefahren, wodurch senkrecht zur Herstellebene ein Modell entsteht.
Was sind die Vorteile von Rapid Prototyping?
Neben der bereits genannten Kosteneffizienz und Zeiteinsparung hat RP weitere Vorteile, die Unternehmen sich zunutze machen können. Beispielsweise werden die Motivation und das Engagement von Mitarbeitenden in einer Firma gesteigert, wenn sie physische Modelle vorliegen haben. Sie können ein Produkt deutlich detaillierter betrachten und Verbesserungspotenzial erkennen. Das bedeutet gleichzeitig, dass der Trail-and-Error Prozess effizienter gestaltet wird. Durch die schnelle und flexible Produktion verschiedener Prototypen können Fehler im Design frühzeitig entdeckt und behoben werden. Außerdem werden Ressourcen geschont, wodurch auch die Umwelt weniger stark belastet wird.
Um Ihnen einen besseren Überblick über die verschiedenen Methoden zu verschaffen, gehen wir im Folgenden kurz auf die Herstellungsprozesse fünf verschiedener RP-Methoden ein.
Stereolithographie
Bei der Stereolithographie, auch als SLA oder STL bekannt, werden Rapid-Prototyping-Modelle anhand von 3D-Volumendaten erstellt. Sie ist die erste erfolgreiche Methode des kommerziellen 3D-Drucks. Der Vorteil dieser Option liegt in der sehr hohen Darstellungsgenauigkeit in Bezug auf Geometrie und Maßhaltigkeit.
Fused Deposition Modeling
Für das Fused Deposition Modeling wird in der Regel das Polymer ABS als Werkstoff verwendet. Dazu wird im sogenannten Schmelzschicht-Verfahren zunächst ein Punkteraster auf eine Fläche aufgetragen. Anschließend wird der drahtförmige Kunststoff verflüssigt und zum fertigen Bauteil extrudiert.
Layer-Laminate-Manufacturing
Bei dem sogenannten Schicht-Laminat-Verfahren schneidet ein Laser die jeweiligen Schichtkonturen aus Papier-, Kunststoff-, oder Keramikfolie aus, woraufhin diese miteinander verklebt werden.
CNC Kunststoff-Bearbeitung
CNC steht für Computer Numerical Control. Dabei handelt es sich um eine Methode der Kunststoff-Bearbeitung, bei der eine hocheffiziente Maschine, bestehend aus mechanischen Geräten und einem numerischen Steuerungssystem, Werkstücke formt. Durch verschiedene Prozesse wie Fräsen, Reiben und Gewindeschneiden werden bei dieser Methode höchst präzise Ergebnisse erzielt.
Kunststoffspritzguss
Bei dem Kunststoff-Spritzgießen wird Kunststoffgranulat (aus duroplastischen bzw. thermoplastischen Polymeren) geschmolzen und unter Druck in eine Form gespritzt. Dort härtet der Kunststoff anschließend aus. Die Vorteile dieser Methode liegen in der schnellen und effizienten Arbeitsweise sowie der Möglichkeit der Massenproduktion. Außerdem entsteht nur sehr wenig Abfall. Übrig gebliebener Kunststoff kann erneut geschmolzen und für ein nächstes Produkt verwendet werden.
Welches Verfahren am besten für Ihr Projekt geeignet ist, hängt von der Art des Prototypen ab. Eine ausführliche Recherche sowie die Beratung durch professionelle Unternehmen Ihrer Branche ist daher notwendig, um beste Ergebnisse zu erzielen.