Die Industrie 4.0 hat viele technische Neuerungen mit sich gebracht. Derzeit sind vor allem künstliche Intelligenz und Smart Technologies in aller Munde. Da sie vor allem im Dienstleistungssektor angewendet wurde, der etwa drei Viertel aller Arbeitsplätze in Deutschland ausmacht, stehen Neuerungen in den anderen beiden Sektoren weniger im Zentrum der medialen Aufmerksamkeit. Das Rapid Prototyping Verfahren ist hierfür ein Beispiel. Es handelt sich dabei um eine Drucktechnik, mit der sich 3D Prototypen herstellen lassen. Doch worin bestehen die Vorteile dieser neuen Technik?

Was ist das Rapid Prototyping Verfahren und wozu nützt es?

Im produzierenden Gewerbe ist das Rapid Protyping Verfahren eine vermutlich noch unterschätzte Neuerung. Mithilfe dieser neuen Technik können kleine Unternehmen und Start-ups günstige Prototypen herstellen lassen. So lassen sich aufwendige Herstellungsverfahren und lange Produktionswege ersparen. Anhand des 3D-Modells lassen sich Fehler im Design oder in der Funktion leicht ausbessern und sind für die eigentliche Serienproduktion sofort anwendbar, sofern die entsprechenden Geräte mit den gleichen Dateien arbeiten können. Ein weiterer Vorteil ist, dass verschiedene Materialien mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften beim 3D-Drucken ausgetestet werden können. Bei vielen Produkten empfiehlt sich dabei das selektive Lasersintern. Es ist eine Technik, die Kunststoffe nicht schmelzt, sondern sintert.

Wozu braucht man einen 3D Prototypen

Nach der Umsetzung einer Idee und dem Design eines Produktes ist es notwendig, das Produkt wirklich werden zu lassen. Je nachdem kann dieser Prototyp mehreren Zwecken folgen. Zunächst einmal der internen Validierung und Verbesserung des Produktes im Rahmen der Produktentwicklung.

Test und Fehlerbehebung

Fehler können bei der Produktentwicklung auf mehreren Ebenen existieren. Der Gebrauch in der Praxis stellt sich oft noch einmal anders dar als man es sich vorstellt. Handhabung, Hitze, Reaktion mit anderen Stoffen, Abnutzung und Verschleiß sind alles Faktoren, die beim konkreten Praxistest noch einmal völlig neue Eindrücke machen.

Für diese Schritte der Produktentwicklung  können erst einmal grob angefertigte und nicht vollständig funktionsfähige Prototypen ausreichen. Erst wenn es auch zur externen Entwicklung und Bewertung des Produktes kommt, muss ein Prototyp auch schon seine Funktion ausführen können. Das kann mehrere Gründe haben.

Vorstellung beim Investor oder Lizenzgeber

Wenn es um die Finanizierung eines Produktes geht, spielt Qualität eine große Rolle. Der Prototyp sollte Eindruck schinden, die Professionalität des Projektes und auch seine Nützlichkeit bei den Verantwortlichen und risikotragenden Investoren schinden. Je weniger Fragen ein Prototyp bezüglich des Produktes an sich aufwirft, desto besser.

Patentierung

Auch wer ein Patent auf sein Produkt anmelden möchte, muss beweisen können, dass das eigene Produkt eine neue Funktion ausfüllt, die noch durch kein anderes Patent geschützt ist. Ein funktionsfähiger Prototyp kann dabei massiv helfen.

Warum sollte man einen Protypen herstellen lassen

3D-Drucker sind heute reif für den Konsummarkt im Grunde gibt es also wenige Barrieren für Unternehmen, einen Prototypen in vollständiger Eigenproduktion herzustellen. Allerdings lohnt sich dies für die meisten Unternehmen erst wenn es regelmäßig zur Produktion von Prototypen kommen sollte. Andernfalls sind noch einmal viele Ressourcen und Kosten damit verbunden, auch das volle Potential aus dieser Technik herauszuholen. ZEin Unternehmen, dass auf 3D-Druck spezialisiert ist, kann umfassende Beratung bieten. Material, Design, Produktionsverfahren sind dabei der tägliche Gegenstand der Arbeit von Experten. Zudem sind die Geräte auf dem Markt oft noch noch nicht vollständig ausgereift. Firmen, die sich eigene Geräte anschaffen, müssen damit rechnen, dass diese Geräte in wenigen Jahren bereits nicht mehr auf der Höhe der Zeit sind. Ein Spezialist kann dagegen auch auf Technik zugreifen, die noch nicht marktreif ist. Dazu gehört zum Beispiel das selektive Lasersintern. Es wird bis jetzt nur von Universitäten und einigen wenigen Unternehmen genutzt.

Selektive Lasersintern Materialien

Das selektive Lasersintern ist eine Technik der additiven Fertigung. Zu ihnen gehört auch das selektive Laserschmelzen. Jedoch führt dies zu völlig anderen Ergebnissen. Ansonsten unterscheiden sich die beiden Verfahren aber nur in technischen Details. Beide basieren auf einem Laser, der angewendet wird, um ein Material so hoch zu erhitzen, dass die Strukturen des gewünschten Materials die gewünschte Form bekommen. Beim Schmelzen käme es zu porösen oder kristallinen Strukturen, die beim Prototyping in der Regel unerwünscht sind. Das Sintern bindet die Moleküle des zu Grunde liegenden Materials jedoch einfach aneinander, ohne dass sich das Material verflüssigt. Dadurch ist das Produkt im Endergebnis solider als bei vergleichbaren Methoden wie eben dem Laserschmelzen.

Ein anderer Produktionsvorteil liegt in der Tatsache, dass der Grundstoff beim Sintern in Pulverform vorliegt. Das jeweilige Produkt wird schichtweise hergestellt. Das Pulver liegt dabei auf einem sogenannten Pulverbett, das entweder höher oder niedriger geschoben wird, sodass nach und nach die gewünschte Form erreicht wird. Durch diese Produktionstechnik können völlig neue Designs ermöglicht werden, die durch Guss zum Beispiel nicht möglich sind. Jedoch ist für das Sinter nicht jeder Stoff geeignet, der bei anderen Prototypenverfahren genutzt werden kann.