Rapid Prototyping: Vom 3D-CAD-Modell zum greifbaren Bauteil

Ideen prüfen, Konstruktionen weiterentwickeln und Entscheidungen beschleunigen: Rapid Prototyping macht digitale Entwürfe als physische Modelle erlebbar. Auf Grundlage von 3D-CAD-Daten entstehen Musterbauteile, mit denen sich Form, Einbausituation und – je nach Werkstoff und Verfahren – ausgewählte Funktionen untersuchen lassen.

Die 3C TGA-Ingenieurbüro GmbH begleitet Ihr Projekt von der konstruktiven Vorbereitung über die Auswahl eines geeigneten Fertigungsverfahrens bis zum Prototypen. Auch Klein- und Kleinstserien sowie die Werkzeugkonstruktion gehören zu unserem Angebot.

Was ist Rapid Prototyping?

Rapid Prototyping bezeichnet Verfahren zur schnellen Herstellung von Modellen und Prototypen auf Basis digitaler Konstruktionsdaten. Häufig kommen additive Fertigungsverfahren zum Einsatz, bei denen ein Bauteil schichtweise aufgebaut wird.

Für diese Verfahren wird in der Regel kein formgebendes Werkzeug benötigt. Das kann besonders bei komplexen Geometrien, einzelnen Musterteilen und häufigen Konstruktionsänderungen Zeit und Aufwand sparen.

Wie entsteht ein Prototyp aus CAD-Daten?

1. Anforderungen und Einsatzzweck klären

Zunächst legen wir gemeinsam fest, welche Aufgabe der Prototyp erfüllen soll. Ein Anschauungsmodell stellt andere Anforderungen als ein Bauteil für Montageversuche oder Funktionstests.

Entscheidend sind unter anderem Abmessungen, Oberflächenqualität, Maßhaltigkeit, Belastung und gewünschte Stückzahl.

2. Konstruktionsdaten vorbereiten

Die 3D-CAD-Daten werden für das ausgewählte Fertigungsverfahren aufbereitet. Dabei werden beispielsweise Geometrie, Wandstärken und erforderliche Toleranzen betrachtet.

Für den additiven Aufbau wird das Modell digital in Schichten zerlegt. Die geeignete Schichtdicke hängt vom Verfahren, Werkstoff und Qualitätsziel ab.

3. Bauteil fertigen und nachbearbeiten

Anschließend entsteht das Bauteil schichtweise. Je nach Verfahren folgen weitere Arbeitsschritte, etwa das Entfernen von Pulver oder Stützstrukturen, eine Nachhärtung oder die Oberflächenbearbeitung.

4. Ergebnisse bewerten und Konstruktion anpassen

Der Prototyp kann anschließend für die vereinbarten Prüfungen genutzt werden. Erkenntnisse fließen in die Weiterentwicklung ein, bevor weitere Muster oder Bauteile gefertigt werden.

Lasersintern und Stereolithografie

Selektives Lasersintern – SLS

Beim selektiven Lasersintern wird pulverförmiges Material durch einen Laser schichtweise verbunden. Das Verfahren eignet sich je nach Material und Auslegung für komplexe Kunststoffbauteile, Funktionsmuster und kleine Serien.

Stereolithografie – SLA

Bei der Stereolithografie wird flüssiges, lichtempfindliches Harz gezielt ausgehärtet. Das Verfahren ermöglicht detailreiche Modelle und eignet sich beispielsweise für die Beurteilung von Form und Gestaltung. Die Materialauswahl und Nachbearbeitung richten sich nach dem vorgesehenen Einsatz.

Welches Verfahren passt zu Ihrem Projekt?

Die Auswahl erfolgt anhand der konkreten Anforderungen. Wir berücksichtigen dabei:

• Geometrie und Bauteilgröße,
• mechanische und thermische Beanspruchung,
• Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität,
• Materialeigenschaften,
• Stückzahl, Lieferzeit und Budget.

Bei Bedarf werden ergänzende oder alternative Fertigungsverfahren betrachtet. Ob additive Fertigung wirtschaftlicher ist, hängt vom jeweiligen Bauteil und dem gesamten Herstellungsaufwand ab.

Prototypen, Kleinserien und Werkzeugkonstruktion

Vom ersten Anschauungsmodell bis zur Vorbereitung einer Serienlösung unterstützen wir die Entwicklung Ihres Bauteils. Physische Muster erleichtern die Abstimmung und helfen, konstruktive Fragen frühzeitig zu klären.

Dabei berücksichtigen wir, dass die Eigenschaften eines Prototyps von denen eines späteren Serienbauteils abweichen können. Prüfziele und Aussagegrenzen werden deshalb passend zum Projekt festgelegt.

Sie möchten Ihre 3D-CAD-Konstruktion als Prototyp umsetzen? Sprechen Sie mit uns über Ihr Bauteil, die gewünschte Funktion und das passende Fertigungsverfahren.