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Rapid Technologie

Die wichtigsten Verfahren für das schnelle Erstellen von Prototypen

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. Ullrich Höltkemeier / Karl-Ullrich Höltkemeier

Rapid Prototyping ist der schichtweise Aufbau seriennaher Prototypen, auf der Basis von 3D-CAD-Daten. Hier stellen wir die wichtigsten Verfahren dieser generativen Fertigung vor.

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EOS hat mit PrimePart PLUS ein kostengünstiges und nachhaltiges Polymer für seine Laser-Sinter-Anlagen entwickelt.
EOS hat mit PrimePart PLUS ein kostengünstiges und nachhaltiges Polymer für seine Laser-Sinter-Anlagen entwickelt.
(Bild: EOS)

Rapid Prototyping ist eine Bezeichnung für Verfahren, die auf der Basis einer dreidimensionalen Geometriebeschreibung die schnelle Herstellung von Modellen, Musterteilen und Prototypen ermöglichen.

Vorraussetzungen für Rapid Prototyping ist ein vollständiges und konsistentes 3D-CAD-Modell auf einem leistungsfähigen Rechner, die exakte Beherrschung numerischer Steuerungstechnik und die Anwendung von Lasertechnologie sowie die Auswahl geeigneter Materialien für das Modell.

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Allen Verfahren gemeinsam ist, dass aus dem rechnerinternen 3D-Modell senkrecht zur Herstellebene dünne Querschnitt (Schnitte) abgerufen werden, die von einem Laserstrahl nachgefahren werden und im jeweiligen Kunststoffmaterial durch Aushärtung unter Temperatur schichtweise den Körper aufbauen.

Die Maßgenauigkeit und Oberflächengüte des entstandenen Modells reicht an die Qualität konventionell gefertigter Produkte heran.

Entstandene Rapid-Prototyping-Verfahren

  • Stereolithographie (SLA oder STL): SLA ist eines der ausgereiftesten generativen Verfahren zur Erstellung von Rapid-Prototyping Modellen anhand 3D-Volumendaten. Das Verfahren zeichnet sich durch eine sehr hohe Darstellungsgenauigkeit im Bezug auf Geometrie und Maßhaltigkeit aus. Ein UV-Laser härtet nacheinander aufgetragene dünne Schichten aus Epoxid- oder Acrylharz aus.
  • Selektives Lasersintern (SLS oder LS): Das Lasersintern ist ein schnelles und hoch automatisiertes, generatives Verfahren, bei dem hochwertige CO2-Laser die Teile Schicht für Schicht aus pulverförmigem Material erstellen und versintern. Die steuerungstechnische Basis für die Laser wird automatisch aus den 3D-CAD-Geometriedaten gewonnen. Ausgangsmaterial sind Schichten aus pulverförmigem Kunststoff oder Metall.
  • Fused Deposition Modeling (FDM): Hier werden leicht schmelzbare Kunststoffe in Drahtform zum fertigen Bauteil extrudiert. Stützgeometrien entfernt man danach im Wasserbad oder mit Ultraschall. Als Werkstoff kommt meist das Polymer ABS zur Verwendung.
  • Schicht-(Laminat)Verfahren (LLM): Beim Layer-Laminate-Manufacturing werden die Schichtkonturen mittels eines Lasers oder eines Schneidplotters aus Papier-, Kunststoff- oder Keramikfolie ausgeschnitten und vor oder nachher automatisch verklebt.

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