Was bedeuten Prototypen?
Unter Prototyping versteht man die Entwicklung einer vorläufigen Version eines Produkts, Systems oder Konzepts, um dessen Design, Funktionalität und Durchführbarkeit zu testen und zu bewerten. Prototypen sind reale oder virtuelle Modelle, die das gewünschte Endprodukt abbilden. Das Hauptziel des Prototyping besteht darin, Ideen zu sammeln, potenzielle Designfehler aufzudecken und Konzepte in einem frühen Stadium des Entwicklungszyklus zu validieren. Es ermöglicht Designern, Ingenieuren und Interessenvertretern, die Funktionalität und Leistung eines Produkts zu bewerten, bevor sie in die Serienfertigung investieren, um Risiken zu verringern und das endgültige Design durch iterative Tests und Verfeinerungen zu optimieren. Das Prototyping ist branchenübergreifend ein wichtiger Schritt im Produktentwicklungsprozess, der die Erforschung von Ideen ermöglicht und gleichzeitig sicherstellt, dass das Endprodukt den gewünschten Spezifikationen und den Erwartungen der Nutzer entspricht.
Welche wichtigen Merkmale sollten Prototypen aufweisen?
Originaltreue
Um Iterationsprozesse zu verkürzen und potenzielle Designfehler korrekt zu identifizieren, ist eine maximale originalgetreue Umsetzung des Designs unumgänglich. Diese Originaltreue ermöglicht eine exakte Testung von Form, Passform und Funktionalität, wodurch eine effektivere Validierung des Prototypen erfolgt.
Iterativ und individuell anpassbar
Prototypen sollten iterative Designprozesse erleichtern und schnelle Änderungen und Aktualisierungen auf der Grundlage von Feedback ermöglichen. Die Anpassbarkeit ist entscheidend für die Berücksichtigung von Designänderungen und Überarbeitungen während der Prototyping-Phase.
Adäquate Materialien
Die für die Prototypen verwendeten Materialien müssen sorgfältig ausgewählt werden. Sie sollten mit den für die Produktion vorgesehenen Materialien übereinstimmen, um die physikalischen Eigenschaften des Endprodukts genau zu imitieren. Diese Überlegung ist besonders wichtig für die Funktionsprüfung und Validierung.
Kostengünstig und zeitsparend
Prototyping-Techniken sollten ein Optimum zwischen Kosteneffizienz und Zeiteffizienz finden. Rapid-Prototyping-Strategien dienen der Zeit- und Kostenreduzierung und ermöglichen es den Designern, in mehreren Iterationen schnell zu optimieren, ohne erhebliche finanzielle oder zeitliche Investitionen zu tätigen.
Nutzerorientiert
Prototypen legen die Grundlage für ein perfektes Endprodukt. Daher muss auch bereits bei diesem ersten Schritt des Produktentwicklungszyklus der Endnutzer im Mittelpunkt stehen. Prototypen stellen die ideale Möglichkeit dar, bereits frühzeitig Schwierigkeiten mit der Nutzerfreundlichkeit festzustellen.
Skalierbarkeitsüberlegungen
Für die Serienproduktion ist eine schnelle Skalierbarkeit essenziell. Um frühzeitig auf sich ändernde Marktgegebenheiten reagieren zu können, ist eine intensive Validierung der Skalierbarkeit bereits in der Prototypingphase nötig, um vorzeitig potenzielle Hürden und Engpässe erkennen zu können.
Welche Vorteile bietet der 3D-Druck von Prototypen?
Schnelle Iteration und Designoptimierung
Einer der wichtigsten Vorteile des 3D-Drucks beim Prototyping ist seine Fähigkeit, schnelle Iterationen und Designoptimierungen zu ermöglichen. Herkömmliche Prototyping-Ansätze können langwierige und ressourcenintensive Prozesse erfordern, die es schwierig machen, Designänderungen schnell einzubringen. Der 3D-Druck ermöglicht es Designern und Ingenieuren, schnell Prototypen zu erstellen und mehrere Varianten durchzugehen. Dieser iterative Designansatz trägt dazu bei, die Produktentwicklungsprozesse zu verbessern und die Zeit bis zur Markteinführung zu verkürzen.
Kosteneffizienz und Materialoptimierung
Der 3D-Druck optimiert die Materialausnutzung durch eine schichtweise additive Fertigung, wodurch weniger Ausschuss entsteht als bei subtraktiven Verfahren. Dies macht nicht nur das Prototyping erschwinglicher, sondern ermöglicht auch die Erforschung verschiedener Materialien, ohne dass größere finanzielle Kosten anfallen. Die Möglichkeit, Prototypen mit bestimmten Materialeigenschaften herzustellen, trägt zu einer genaueren Darstellung des Endprodukts bei, was bei der Funktionsprüfung und Validierung hilfreich ist.
Komplexe Geometrie und komplizierte Details
Herkömmliche Prototypverfahren können die präzisen Merkmale und komplizierten Geometrien moderner Produktideen nur schwer darstellen. Der 3D-Druck ist in diesem Bereich führend und ermöglicht die Herstellung von Prototypen mit bemerkenswerter Präzision. Von komplizierten architektonischen Modellen bis hin zu komplexen mechanischen Teilen - der 3D-Druck ermöglicht es Designern, komplizierte Computerkonzepte präzise in greifbare Prototypen zu übertragen und so eine engere Verbindung zwischen der virtuellen und der physischen Welt herzustellen.
Welche industriellen Anwendungen gibt es für den 3D-Druck von Prototypen?
Technik und Produktdesign
Designer können digitale Entwürfe schnell in physische Prototypen umwandeln und so Form, Passform und Funktion in der Praxis testen. Dies ist besonders nützlich bei der Entwicklung von Konsumgütern, in der Fertigung und bei neuen Gadgets, bei denen die physischen Eigenschaften entscheidend für den Erfolg sind.
Medizinisches Prototyping
Maßgeschneiderte Implantate, patientenspezifische anatomische Modelle und medizinische Geräte können schnell als Prototypen hergestellt werden, sodass Chirurgen und medizinisches Personal eine physische Darstellung für die Planung und Schulung vor der Operation erhalten. Die Fähigkeit, komplexe, patientenspezifische Modelle zu entwickeln, trägt zu Fortschritten bei der personalisierten Behandlung bei.
Prototyping im Automobilbereich
Automobilunternehmen nutzen den 3D-Druck für die Erstellung von Prototypen für eine Vielzahl von Komponenten, von komplizierten Motorenteilen bis hin zu kompletten Fahrzeugmodellen. Das Prototyping mit 3D-Druck ermöglicht das Testen von Designkonzepten und stellt sicher, dass die Komponenten vor der Massenproduktion einwandfrei passen und die Leistungsstandards erfüllen. Diese iterative Technik hilft bei der Verfeinerung von Fahrzeugdesigns und erhöht die Gesamteffizienz.
Prototyping für die Luft- und Raumfahrt
In der Luftfahrt, wo Präzision und leichte Komponenten entscheidend sind, wird der 3D-Druck häufig für das Prototyping eingesetzt. Die Technologie ermöglicht die Herstellung komplizierter und leichter Komponenten, was bei der Entwicklung und Prüfung von Flugzeugteilen, Antriebssystemen und Satellitenkomponenten hilfreich ist.
Welche Materialien empfehlen wir für das Prototyping im 3D-Druck?
Somos® WaterShed® XC 11122 von Stratasys® - Gedruckt auf der Stratasys® Neo®800
Somos® WaterShed® XC 11122 ist aufgrund seiner ABS- und PBT-ähnlichen Eigenschaften für die Stereolithographie-Technologie ein beliebtes Resin bei den Herstellern. Somos® WaterShed® bietet detaillierte Teile mit hoher Klarheit und Wasserbeständigkeit und ist damit unter anderem ideal für das Prototyping.
Die robusten, klaren Teile haben das Aussehen und die Haptik von gefertigtem Kunststoff, mit einer glatten Oberfläche, die das Testen beschleunigt.
Die Stratasys® Neo®800 ist ideal für alle, die hochauflösende Prototypen für ihre Anwendungen benötigen. Die Verwendung der Neo®800 für den Druck der Somos® WaterShed® XC 11122 ermöglicht Ihnen die schnelle Herstellung von SD- oder HD-Prototypen mit feiner Auflösung und komplizierten, kleinen Details
Neo®800
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Somos® WaterShed® Black von Stratasys® - Gedruckt auf der Stratasys® Neo®800
Somos® WaterShed® Black, ein Resin für die Stereolithographie, hat die gleichen Eigenschaften und die gleiche Verarbeitung wie Somos® WaterShed® XC 11122. Es erzeugt harte, dauerhafte Teile in echter schwarzer Farbe ohne Lackierung.
Die verbesserte Formulierung von Somos® WaterShed® Black ermöglicht eine bis zu 50 % schnellere Verarbeitung als die der konkurrierenden schwarzen SL-Materialien, so dass weniger Nachbearbeitung erforderlich ist und eine gleichmäßigere Verarbeitung im Laufe der Zeit möglich ist. Somos® WaterShed® Black verfügt außerdem über eine ausgezeichnete Feuchtigkeits- und Chemikalienbeständigkeit, die es unter anderem perfekt für das Prototyping macht.
Die Stratasys® Neo®800 ist ideal für diejenigen, die große, hochauflösende Prototypen für ihre Anwendungen benötigen. Die Verwendung einer solchen Maschine für den Druck des Somos® WaterShed® Black von Stratasys® ermöglicht Ihnen die schnelle Herstellung großformatiger SD- und HD-Prototypen mit feiner Auflösung und komplizierten, kleinen Details.
Neo®800
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PTG PA12 von ProductionToGo - Gedruckt auf dem Nexa3D® QLS 820
PTG PA12 ist ein Hochleistungspolymer mit hervorragender Detailfeinheit und Oberflächenauflösung. Es hat außerdem hervorragende mechanische Eigenschaften und ist beständig gegen eine Vielzahl von Chemikalien.
Das PTG PA12 kann für das Prototyping und sogar für medizinische Geräte mit vorübergehendem Körperkontakt verwendet werden.
Eine Vielzahl von Druckern, darunter die Pulver-3D-Drucker von Nexa3D® wie das QLS 230, QLS 236, QLS 260, QLS 820 und das Stratasys® H350, können dieses Material mit Präzision ohne die Verwendung von Trägern drucken, so dass Sie Prototypen mit komplizierten Strukturen entwerfen können.
QLS 820
QLS 260
QLS 236
QLS 230
H350™
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INFINAM® RG 3101 L von Evonik - Gedruckt auf dem Nexa3D® XiP Pro
INFINAM® RG 3101 L ist ein schwarzes, niedrigviskoses Photopolymer, das schnell aushärtet und sehr leicht zu verarbeiten ist. Das gebrauchsfertige Material kombiniert eine ausgezeichnete Schlagzähigkeit mit hoher Temperaturbeständigkeit und weist eine lang anhaltende thermomechanische Leistung auf.
Aufgrund seiner hohen Bruchfestigkeit kann dieses Photopolymer starken Kräften ausgesetzt werden. Es kann einige der mit herkömmlichen Verfahren hergestellten technischen Kunststoffe ersetzen und eignet sich unter anderem für die Herstellung von Prototypen.
Der XiP Pro-Drucker von Nexa3D® ist einer der ultraschnellen Resin-3D-Drucker, die das INFINAM® RG 3101 L Resin am besten nutzen können. Die einzigartige LSPc®-Technologie von Nexa3D® ermöglicht die schnelle Herstellung von Modellen und Prototypen mit hoher Auflösung in nur wenigen Stunden.
XiP Pro
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xABS3843 Black von Nexa3D® - Gedruckt auf dem Nexa3D® XiP Pro
Nexa3D 3843-xABS Black ist ein hochleistungsfähiges Material mit hohem Modul, das eine gute Biege- und Zugfestigkeit sowie eine relativ hohe Dehnung aufweist. Nexa3D 3843-xABS Black hat eine hohe Grünfestigkeit und eine niedrige Wärmeformbeständigkeit, so dass es sich gut bedrucken lässt und in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden kann.
Nexa3D 3843-xABS Black wurde 800 Stunden lang unter QUV-Außenbewitterungsbedingungen (ASTM G-154) getestet und zeigte weniger als 15 % Veränderung bei den Zug- und IZOD-Schlagzähigkeitseigenschaften.
Der XiP Pro-Drucker von Nexa3D® ist einer der ultraschnellen Resin-3D-Drucker, die speziell für das Resin 3843-xABS Black entwickelt wurden. Die einzigartige LSPc®-Technologie von Nexa3D® ermöglicht die schnelle Herstellung von Teilen mit hoher Auflösung in nur wenigen Stunden.
XiP Pro
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ABS-M30 von Stratasys® - Gedruckt auf dem Stratasys® F770
ABS-M30 bringt die Vertrautheit und Vielseitigkeit von ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) in die FDM-3D-Druck-Kunststoffpalette ein. Es ist ein ausgezeichnetes Material für eine Vielzahl von Anwendungen wie Form- und Passformtests und funktionales Prototyping.
ABS-M30 zeichnet sich durch seine Festigkeit und Zähigkeit aus und ist gleichzeitig leicht und robust. ABS-M30 ist aufgrund seiner Benutzerfreundlichkeit und Kosteneffizienz die beste Wahl für den 3D-Druck für allgemeine Zwecke.
Der F770 FDM 3D-Drucker hat eines der größten Druckvolumina unter den FDM-Systemen von Stratasys®. Mit diesem Drucker und dem ABS-M30-Filament von Stratasys® können Sie riesige Teile oder große Sammlungen kleinerer Teile mit den von Ihnen benötigten Anforderungen herstellen.
F770™
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ASA von Stratasys® - Gedruckt auf dem Stratasys® F770
ASA-Filament (Acrylnitril-Styrol-Acrylat) ist der ideale Allzweck-Thermoplast für den 3D-Druck und eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen. Es hat die gleiche chemische Zusammensetzung wie ABS-Kunststoff, bietet aber drei Vorteile: bessere mechanische Eigenschaften, höhere Ästhetik und UV-Beständigkeit.
Das ASA-Material ist in zehn Farben erhältlich, mehr als jedes andere FDM-Material, und eignet sich perfekt für Endprodukte, Prototypen und viele andere Anwendungen.
Der F770 FDM 3D-Drucker bietet eines der größten Druckvolumina unter allen FDM-Systemen von Stratasys®. In Kombination mit Stratasys® ASA-Filament können Sie mit diesem Drucker große Teile oder umfangreiche Sammlungen kleinerer Teile herstellen, die Ihren spezifischen Anforderungen entsprechen.