Prototypenfertigung:
Die Kunst von Rapid Prototyping und weiteren Verfahren
Sie möchten ein Produkt auf den Markt bringen, haben viele Ideen und möchten nun anhand eines Versuchsmodells Tests durchführen und die Marktfähigkeit somit steigern?
Prototypenfertigung bietet für jedes Projektstadium, externe Anforderungen und Eigenschaften jedes Produktes genau die richtigen Optionen und ist ein elementarer Bestandteil des Produkterfolges. In der Regel stellen alle Prototypen maßstabsgetreue Modelle dar.
Prototypen bieten die Möglichkeit, Ausführbarkeit, Materialienauswahl, Funktionalität und Design des geplanten physischen Objektes zu veranschaulichen und im Detail zu validieren. Diese erste Realisierung durch einen Prototyp beugt vor, erhebliche Fehler bei der Planung zu verhindert und als Unternehmen die Marktfähigkeit des Produktes zu prüfen. Dieser Schritt ermöglicht Modifizierungen vorzunehmen, bevor die Serienproduktion startet.
Wie bringt Prototypenfertigung Sie zu Ihrem perfekten Produkt?
Basis
Ideenfindung
Defintion
Entwicklung
Digitale Aufarbeitung
REalisierung
Validierung
IMplementierung
Serienfertigung
Markteinführung
Bei der Prototypenfertigung werden hinsichtlich des Ziels einer Testung in vier verschiedene Arten der Prototypenfertigung unterschieden. So können jeweils spezifizierte Test durchgeführt werden und die Serienfähigkeit des Produktes erprobt werden.
Der Designprototyp, auch Designprototyp genannt, stellt zunächst ausschließlich die ästhetischen Komponenten eines Prototyps dar. Dieser wird gefertigt, um Farbschemata, Materialauswahl und Oberflächengestaltung für die Serienfertigung zu veranschaulichen und zu validieren. Weder Funktionalität noch die Passgenauigkeit ist hierbei von Relevanz. Beispielweise zeigen Vorführmodelle Kabinendesigns oder Sitze.
Anders als beim Designprototyp stellen geometrische Prototypen maßgenaue Modelle dar, die u.a. die Passgenauigkeit in der Fertigung und Montage validieren sollen. Das Ziel bei dieser Art der Prototypenfertigung ist die Finalisierung und Validierung der Materialwahl.
Diese Art von Prototypen, auch Funktionsprototyp bezeichnet, werden zur Überprüfung spezieller funktionaler Eigenschaften eines Produktes gefertigt. Visuelles Erscheinungsbild ist bei dieser Prototypenfertigung zweitrangig.
Diese Prototypenfertigung kombiniert die Komponenten: Design, Geometrie und Funktionalität und zielt darauf hinaus ein zum Endprodukt nahezu identisches Modell darzustellen.
Hier sind Beispielweise Flugzeugsitze zu erwähnen, die eine zurückstellbare Rückenlehne haben. Verifikation und Validationen Plattformen, stellen Objekte dar, diese immer wieder diversen Tests unterzogen werden.
Ansätze der Prototypenfertigung und wie diese ausgeführt werden
Für jeden beauftragten Prototypen müssen das Verfahren und die Vorgehensweisen individuell abgestimmt werden. Es spielen Funktionen, Materialauswahl und endgültiges Design inklusive Oberflächengestaltung eine Rolle. Je nach Anforderungen werden dann passende Verfahren von dem Prototypenbauer gewählt und ggf. kombiniert, um das bestmögliche Ergebnis für die Kundschaft zu erhalten.
In der Prototypenfertigung gibt es verschiedene Ansätze, um Prototypen zu erstellen. Je nach externen Anforderungen und Eigenschaften wird der Prototyp gefertigt.
Es wird in drei verschiedene Hauptansätze unterschieden:
Digital Prototyping
Digital Prototyping beläuft sich auf einer rein digitalen Ebene. In der modernen Prototypenfertigung ist dieses Verfahren ein häufig Genutztes. Es ermöglicht, Abläufe von Prototypenfertigung zu verkürzen, die Kosten zu senken und trotzdem anhand eines anschaulichen 3D-Modells Prototypen zu visualisieren.
Der große Vorteil dieser Art von Prototypenfertigung ist, dass sie gemeinsame Entwicklung mehrere Partner:innen erleichtert und weltweit ermöglicht. Zusätzlich können diese Konstruktionen innerhalb kürzester Zeit Modifikationen vornehmen.
Rapid Prototyping ist übersetzt als „schneller Modellbau“. Hierbei ist der Hauptfokus, schnell eine Idee in ein haptisch erlebbares Produkt umzuwandeln.
Rapid Prototyping bietet zusätzlich die Möglichkeit ein Prototyp nach bereits durchgeführten Tests rasant erneut zu überarbeiten. Ein virtuelles Design bietet die Basis für dieses Verfahren der Prototypenfertigung. Anhand der CAD-Daten wird ein Prototyp durch einen voll-automatisierten Ablauf gefertigt.
Beim Rapid Prototyping wird das Urformen genutzt, welche eine Gruppe von Fertigungsverfahren zusammenfasst. Beim Urfomen werden Schichten aus Platten, Pulver oder flüssigem Material übereinandergeschichtet – so entsteht ein aus dünnen Schichten aufgebauter Prototyp. Hierfür können unterschiedlichste Maschinen verwendet werden. Dieses Verfahren wird auch additive Fertigung genannt und ist ein viel eingesetztes Verfahren in der Prototypenfertigung.
Zusätzlich spricht man in diesem Zusammenhang in der Prototypenfertigung auch von Rapid Tooling und Rapid Manufacturing. Rapid Tooling ist ein Unterbegriff des Rapid Prototypings und beschreibt das rasante Herstellen von arbeitsrelevanten Werkzeugen und Werkzeugeinsätzen, die die Abläufe der ursprünglichen Prototypenfertigung nochmals beschleunigen.
Rapid Prototyping
Herkömmliche Fertigung
In der Metallverarbeitung werden durch Techniken wie Schweißen, Laserschneiden, Biegen usw. Metalle und Stahle für die Prototypenfertigung genutzt. Hierbei können schon während des Prozesses verschiedene, für den Prototypen relevante Funktionen integriert werden.
In der herkömmlichen Holzverarbeitung können durch moderne CNC-Fräsen dreidimensionale Formen entstehen. Hierbei können verschiedene Holzsorten zum Einsatz kommen, abhängig von Kosten und ökologischen Aspekten. Holz kann auch durch das Verfahren des CNC-Drehen bearbeitet werden. So können rotationssymmetrische Bauteile hergestellt werden.
Das Hand-Laminieren ein raffiniertes händisches Verfahren in der Prototypenfertigung. Bei diesem Verfahren werden Faserstoffe und Kleber kombiniert. Es werden Glas- oder Kohlefasermatten mit Kunststoffmatrix mit Epoxid- oder Polyesterharzen in eine Form gebracht. Bei dieser Methodik kann explizit auf besondere Oberflächengegebenheiten eingegangen werden.
Maschinen und Werkzeuge
CNC-Fräse
Bei dieser Verarbeitung werden CAD-Dateien in eine Software eingetragen, die den freistehenden Fräs-Arm steuert und somit Formen aus Holz- Blöcken fräst.
Lasercutter
Beim Lasercut können jegliche Arten von Materialien anhand von Laserstrahlungen durchtrennt werden.
3D Drucker
Es gibt diverse Arten von 3D-Druckern, die nach verschiedenen Prinzipien funktionieren und Objekte in unterschiedlichen Größen drucken können. Einige Drucker nutzen Materialfilamente, andere Pulver, welches durch Erhitzung die gewünschte Form erhält.
Heißdraht Schneidemaschine
Mit dieser Maschine wird hauptsächlich Styropor geschnitten. Es können 2D und 3D Formen anhand dieser Maschine zugeschnitten werden.
Handwerkzeuge
Die üblichen Handwerkzeuge werden mit Muskelkraft verwendet. Hier reicht das Spektrum von diversen Handschraubendrehern über Zangen, Hammer und weiteren Multifunktionswerkzeugen.
Oberflächegestaltung
Das Lackieren bietet die Möglichkeit den Prototypen visuell zu veredeln. Farben von der Pantone-, RAL- oder NCS-Farbpalette können appliziert werden. Es können diverse Materialien für die Prototypenfertigung lackiert werden (Styropor, Holz, Metall, Kunststoff, etc.).
Das Folieren bieten eine gute Alternative zum Lackieren, denn diese Applikation ist temporär und kann jederzeit je nach Kundenwunsch ausgetauscht werden. Zusätzlich können beim Folieren Oberflächenunebenheiten kaschiert werden.
Beim Digitaldruck werden mit UV-LED-Direktdrucktechnologie dynamische und detailreiche Drucke auf den Prototypen oder Bauteilen appliziert. Bei dieser Technologie kann jede Art von Design ermöglicht und umgesetzt werden.
Das Färben wird als Veredelungsmethode beim 3D-Druck sowie beim Spritzguss- und Vakuumgussverfahren angewendet. Die Bauteile werden in spezielle Farblösungen getaucht und absorbieren die gewählte Farbe.
4 Punkte wieso hochwertige Prototypenfertigung wichtig ist
1
Treue Prüfungen auf Serienreife
2
3
4
Wieso Centerline Design der geeigneste Prototypenbauer für ihr Projekt ist
Prototypenfertigung ist ein wichtiger Bestandteil der Produktentwicklung und entwickelt sich stetig weiter. Neue, flexible und kurzfristige Verfahren sind im Aufkommen und revolutionieren den Prototypenbau. Schnelligkeit und damit Kostenreduzierung stehen heute im Vordergrund. Wir sind geübt im Rapid Prototyping und können so anhand von neuartigen Verfahren, wie 3D-Druck die Anforderungen an den gewünschten Prototyp erfüllen. Trotzdem bewehren sich auch herkömmliche Verfahren, welche sich zusätzlich in der Liste unsere Fähigkeiten befinden. Diese Verfahren, die meist händisch und mit Muskelkraft umgesetzt werden und damit aufwendiger sind, bieten einzigartige Vorteile und sind an ihrer Präzision und Feinheit nur schwer ablösbar.
Wir als Prototypenbauer beherrschen sowohl als auch und gewähren daher für jedes Stadium der Prototypenfertigung und für alle Anforderungen der Kundschaft die ideal abgestimmte Auswahl von Verfahren. Die Entscheidung ist ein optimaler Kompromiss zwischen Ansprüchen, Wünschen, Kosten, Lead Time und Repräsentativität des Prototypens.
Centerline Design ermöglicht Ihnen eine ganzheitliche End-To-End-Lösung in der Prototypenfertigung.
Von Ideenfindung und Konzeptionierung über Konstruktion bis hin zur Fertigung und Qualitätskontrolle. Unsere Abteilungen arbeiten Hand in Hand und erarbeiten gemeinsam Abläufe, um für Sie ein vollkommen abgestimmtes Objekt zu erstellen.
Unser Projektmanagement verfügt über ein umfangreiches Wissen und herausstechenden Management-Fähigkeiten – Sie sind mit Ihrer Anfrage bei uns in den besten Händen!
- Wir beziehen Sie im kompletten Ablauf mit ein, informieren umfangreich, geben Ihnen Updates und beantworten all Ihre Fragen.
- Wir beraten Sie gerne hinsichtlich des Designs und der Materialwahl und stimmen dies sorgfältig mit Ihren Anforderungen und angegeben zeitlichem Rahmen ab.
- Durch den Proof of Concept, englisch für Machbarkeitsstudie, können wir Ihnen die Machbarkeit und somit den Erfolg ihres Produktes demonstrieren.
Unser Konstruktionsteam erarbeitet ein CAD-Datenset, basierend auf Ihren visuellen, haptischen und technischen Anforderungen und erstellt so ein 3D-Modell. Diese 3D-Modellierung, die mit Programmen wie CATIA oder Solidworks erstellt wird, bietet die Basis für alle weiteren Anwendungen. Schon im digitalen Design lassen sich technische Applikationen abbilden und das Zusammenspiel von verschiedenen Materialien aufzuzeigen.
In diesem Schritt können bereits diverse Belastungsanalysen vorgenommen werden, um Kosten durch Materialreduzierung zu senken. Die Strukturoptimierung gewährleistet trotzdem weiterhin eine hohe Effizienz des Bauteils und die volle Funktionsfähigkeit. Es erspart viele Anpassungszyklen im Bearbeitungsprozess und ist somit ein Instrument, Kosten für sie zu reduzieren, ohne Qualitätsverluste zu erhalten.
In unserer firmeneigenen Werkstatt können wir ein breites Spektrum an Holz- und Metallverarbeitungsmethoden anwenden. Mit unserer CNC-Fräse können wir komplexe 3-dimensionale Bauteile und Objekte erstellen. Durch die vorab detailreich erstellten 3D-Datensätze kann das Werkstatt-Team ihre Arbeit akkurat und effizient ausüben. Das fachmännische Wissen als Prototypenbauer bietet zusätzlich die Möglichkeit, jede Anfrage präzise auszuführen und für jedes Problem eine Lösung zu erarbeiten.
Die Oberflächengestaltung und das ästhetische Auge beweist unser Design-Team. Je nach branchenspezifischen Anforderungen (an Oberflächen oder Farben) werden Veredelungsmethoden für die vorab durchgeführten Verfahren der Prototypenfertigung gewählt. Textilien und Oberflächenbeschaffenheiten werden gründlich ausgewählt, abgestimmt und sorgfältig angebracht.
In Absprache mit unserem Design-Team setzen die Mitarbeitende in der Werkstatt Veredelungsmethoden, wie Lackieren und Färben ein. Unsere Werkstatt verfügt über einen Lackierraum, in dem sofortige Lackierarbeiten kurzfristig erledigt werden können. Dieser Zusatz spart aufwendige Umwege durch die Beauftragung weiterer Fremdfirmen und minimiert somit Ihre Kosten und den logistischen Aufwand. Auch das präzise Folieren ist einer unserer Stärken. Unsere Folier Maschine druckt kundenspezifische Designs, die unsere Mitarbeitende mit Geschick an dem gewünschten Objekt applizieren
Qualität wird bei uns großgeschrieben!
Wir überprüfen stetig Arbeitsabläufe und validieren genutzte Methoden. So können wir unserer Kundschaft exzellente Qualitätssicherung in der Prototypenfertigung bieten.
Da der Bau von Prototypen ein authentisches Abbild des endgültigen Produktes darstellt und für originalgetreue Tests dient, ist die Qualitätssicherung des Prototyps von extrem hoher Relevanz.
Unsere Expertise im 3D-Scan ermöglicht es, die Qualität zu validieren. Physische Prototypen können so handwerklich nachbearbeitet werden und anschließend durch einen 3D-Scan erneut digitalisiert werden. Anhand dieser neu erfassten Daten kann dann ein neuer physischer Prototyp bestehen, der alle Änderungen beinhaltet. Für den 3D-Scan bieten wir ein großes Portfolio an 3D-Scannern und somit für jeden Bereich die richtige Lösung.
Beispielprojekte
Deutsche Bahn - Smart Kitchen
DLR Showroom Mock Up
Können wir Ihnen helfen?
Egal ob Sie nur eine kleine Frage haben oder ein maßgeschneidertes Angebot von uns bekommen wollen:
Kontaktieren Sie uns jetzt.
Wir freuen uns, Ihnen helfen zu können.