Rapid Prototyping und Prototypenbau aus Kunststoff

Funktionsprototypen aus Hochleistungskunststoffen

• Musterbauteile aus abriebfesten Kunststoffen - Vom Einzelstück bis zur Serienproduktion
• Zusätzliche Zeitersparnis durch unkomplizierte Online-Bestellung und schnelle Lieferung: Bei Bestellung vor 12 Uhr Lieferung über Nacht möglich - keine Zusatzkosten bei Bestellwert über 150€
• Große Materialvielfalt: Hochleistungskunststoffe für den Prototypenbau (Hilfe bei der Auswahl erwünscht?)
• Kompetente Beratung für Projektplanung und Konstruktion

Schneller Produktentwicklungszyklus: Von Rapid Prototyping zu Rapid Manufacturing

Musterbauteile und Serienproduktion aus einer Hand

1. Rapid Prototyping: Laden Sie das 3D-Modell Ihres Funktions-Bauteils schnell und einfach in den online 3D-Druck-Service hoch. Hier sehen Sie sofort den Preis, die Lieferzeit, sowie die Materialauswahl. Außerdem wird parallel die Herstellbarkeit hinsichtlich Wandstärken und Bauteilgröße geprüft. igus verarbeitet im 3D-Druck ausschließlich die eigenen Gleitlagermaterialien, bei denen die Verschleißfestigkeit bis zu Faktor 50 höher ist gegenüber herkömmlichen 3D-Druckmaterialien.

2. Rapid Tooling (print2mold): Werden an das Material besondere Materialanforderungen gestellt, die mit den bestehenden 3D-Druck-Materialien nicht erfüllt werden können, kommt print2mold zum Einsatz. Außerdem wird print2mold gewählt, wenn Prototypen oder Vorserienbauteile aus dem späteren Serienmaterial bestehen sollen. Im print2mold Verfahren wird die Spritzgussform per additiver Fertigung aus Kunststoff oder Metall gefertigt, was bis zu 80% günstiger ist als herkömmlich hergestellte Spritzgussformen. Die so hergestellten Formen werden dann genutzt, um im Spritzguss Ihr Sonderverschleißteil ab 5 Werktagen herstellen zu können. Die Formen können für mehrere Aufträge verwendet werden, was eine weitere Kostenersparnis ermöglicht.

3. Rapid Manufacturing: Hat sich der Prototyp in Form und Material für Ihre Anwendung bewährt, können die gewünschten Bauteile mit dem für Sie am besten geeigneten Fertigungsverfahren nachbestellt werden. Dies kann Rapid Tooling (10 bis 10000 Stk), mechanische Fertigung aus Halbzeugen (10 bis 10000 Stk), regulärer Spritzguss (ab 3000 Stk)  oder auch Lasersintern (1 bis 10000 Stk) sein. Wir beraten Sie gerne - igus unterstützt Sie bei allen Schritten der Produktentwicklung.

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Anwendungen und Referenzen unserer Kunden

Rapid Prototyping Verfahren

Mit welchem Verfahren die Prototypenfertigung erfolgt, hängt primär von den Anforderungen der Anwendung ab. Die mechanischen Eigenschaften eines Musters werden nicht nur durch das Material, sondern auch durch das Druckverfahren und die konkrete Umsetzung bestimmt. Auch Zeit und Menge der zu fertigenden Prototypen wirken sich auf die Wahl des Druckverfahrens aus.

SLS (Selektives Lasersintern)

Dieses Verfahren eignet sich sehr gut für die Fertigung von individualisierten Einzelteilen und Serien bis 10000 Stk. Bei diesem Verfahren schmilzt ein Laser Schicht für Schicht ein thermoplastisches Pulver, wobei das vorgegebene Modell entsteht. Prototypen, die in diesem Fertigungsverfahren entstehen, zeichnen sich durch besonders hohe Belastbarkeit aus. Es ist das bei igus meist verwendete additive Fertigungsverfahren, da Festigkeit, Präzision und Bauteilpreis überlegen sind. Zudem werden diverse Veredelungen, wie Einfärben oder Glätten, angeboten.

FDM (Fused Deposition Modeling)

Basierend auf speziellen Kunststoff-Filamenten, entstehen in diesem Verfahren besonders robuste Bauteile in kleinen Stückzahlen. Ein großer Vorteil des FDM Verfahrens ist die große Auswahl von Werkstoffen für besondere Anforderungen wie z.B. hohe Temperaturen oder den Lebensmittelkontakt, sowie die vergleichsweise unkomplizierte Kombinierbarkeit unterschiedlicher Materialien bei der Produktion eines Prototypen. Mit diesem Verfahren können komplexe Geometrien jedoch nicht so flexibel abgebildet werden, wie mit dem SLS Verfahren.

Rapid Tooling (print2mold): Spritzgussteile aus additiv gefertigten Spritzguss-Werkzeugen

Für industrial Prototyping, die Serienfertigung von Funktionsprototypen und bei besonderen Materialanforderungen, lohnt sich häufig die Herstellung mittels additiv gefertigtem Werkzeugs für den Spritzguss. Auf diese Weise kann auf eine größere Auswahl von Werkstoffen zurückgegriffen werden, da nicht jeder Kunststoff als 3D-Druckmaterial verfügbar ist. Diese Technologie ermöglicht es einerseits technische Prototypen herzustellen, die mit dem Endprodukt weitgehend identisch sind, andererseits schränken die Besonderheiten des Spritzgussverfahrens die Designfreiheit im Gegensatz zu Prototypen aus dem 3D-Drucker ein. Die Spritzgussformen werden je nach Anforderung und benötigter Stückzahl aus Metall oder mit dem Verfahren Stereolithografie (SLA) aus Kunstharz gefertigt.

Subtraktive Verfahren: Halbzeuge

Aus Halbzeugen gefertigte Prototypen zeichnen sich ebenfalls dadurch aus, dass sowohl Werkstoff als auch mechanische Eigenschaften bereits im Teststadium abgebildet und in ihrer vollen Funktionalität getestet werden können. Bei diesem Verfahren wird Material mechanisch, zum Beispiel mit einer Fräse, abgetragen, um aus dem Rohmaterial das benötigte Werkstück zu fertigen. Der Vorteil bei dieser Technologie liegt darin, dass bestimmte Einschränkungen im Gegensatz zu 3D-Druck entfallen, wie zum Beispiel die minimale Wandstärke. Auch ist die Materialwahl beim Prototyping mit Halbzeugen größer als in der additiven Fertigung. Der Kostenvorteil bei diesem Verfahren liegt bei der Produktion von großvolumigen oder besonders einfachen Teilen.

Andere gängige Prototyping Verfahren

Während igus für die Herstellung von Kunststoffprototypen auf die oben genannten Verfahren zurückgreift, gibt es auf dem Gebiet der Prototypenfertigung verschiedene andere Verfahren für verschiedene Materialien, wie zum beispiel Vakuumguss, Contour Crafting, Laser Powder Forming, Space Puzzle Molding, Layer Laminate Manufacturing und Laser Powder Forming.

Arten von Prototypen

• Designprototyp: Diese Art von Prototypen wird konstruiert, um zu prüfen ob das realisierte Objekt den optischen Anforderungen entspricht und in das Gesamtkonzept passt. Diese Modelle haben noch keine Funktionalität und können aus gewöhnlichen Kunststoffen gefertigt werden.
• Geometrischer Prototyp: Geometrische Prototypen entsprechen bereits den exakten Maßen der Anwendung und können montiert werden, um zu prüfen, ob noch weitere Änderungen an der Passform vorgenommen werden müssen. Auf diese Weise können außerdem die Anforderungen an das benötigte Material überprüft und konkretisiert werden.
• Funktionsprototyp / Funktionaler Prototyp: Funktionsprototypen bilden die zentralen Funktionalitäten des geplanten Bauteils ab und können direkt in der Anwendung getestet werden. An dieser Stelle empfiehlt sich bereits eine kleine Serie von Musterbauteilen, um sie unter verschiedenen Bedingungen zu testen
• Technischer Prototyp: Stehen die endgültige Geometrie und das Material abschließend fest, wird die fertige Anwendung mit dem technischen Prototypen im Einsatz getestet. Dabei entspricht das Modell bereits komplett dem Endprodukt in Material, mechanischem Verhalten und Geometrie.
• Industrial Prototyping: Bevor ein Produkt in die Massenproduktion geht, werden besonders in der Automobilbranche häufig Kleinserien für z.B. Vorserienfahrzeuge produziert, damit das neue Modell von Kunden ausprobiert werden kann. Es kommt häufig vor, dass in diesem Stadium der Produktentwicklung noch Änderungen hinsichtlich des Materials anfallen.