Prototypen

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Mit Rapid-Prototyping
schnell in Form

«Wenn man altes Wissen wiederentdeckt und mit neuem verbindet, entsteht etwas Grossartiges.»

Der Automobilhersteller Henry Ford hat konsequent aufgezeigt, wie Produktionsabläufe verbessert und Kosten reduziert werden können. Seine Mitarbeiter hatten die einzelnen Arbeitsabläufe immer wieder mit der Uhr gemessen und überlegt, wie die einzelnen Schritte schneller, einfacher und ohne Qualitätsverlust gestaltet werden können. Ford wurde mit grossem Erfolg belohnt.

Analysieren. Auswerten. Umsetzen. Wir von der VON ALLMEN AG verstehen darunter zum Beispiel:

 

  1. Entwicklungsprozesse laufend optimieren
  2. Das richtige Produktionsverfahren wählen
  3. Mit realitätsnahen Prototypen Fehlerquellen verringern
Entwicklungsprozesse

1. Entwicklungsprozesse laufend optimieren

3D Druck-SLA-3, Protese-Prototyp Medzinaltechnik

Dank hohen Mengen und durchdachten Abläufen kann günstig produziert werden. Auch bei der Serienproduktion mittels Spritzguss. Henry Ford würde dieser Aussage vermutlich zustimmen und gleichzeitig lächelnd ergänzen: «Da liegt noch mehr drin.» Wir sehen das auch so.

Vor Projektbeginn müssen grundlegende Entscheidungen gefällt werden. Geschehen hier Fehler, ist das Ergebnis trotz moderner Produktionsmöglichkeiten zum Scheitern verurteilt.

Worauf muss man achten, um ein neues Produkt erfolgreich zu produzieren, und wie lange dauert es, bis ein Prototyp zum Austesten bereit ist?

Je nach Grösse und Geometrie kann ein Bauteil innert 2 Tagen hergestellt werden.

Produktionsverfahren

2. Das richtige Produktionsverfahren wählen

Spritzguss oder 3D-Druck? Oder geht es noch einfacher? Für Serien mit hohen Stückzahlen empfiehlt sich das Spritzgussverfahren – besonders in sensiblen Industrien wie Luft- und Raumfahrt oder Medizinaltechnik, wo Materialwahl, Toleranzgenauigkeit und Preissensibilität einen hohen Stellenwert haben.

Die Herstellung 3D-gedruckter Bauteile (sogenanntes generatives Verfahren) entspricht nicht den etablierten, industriellen Fertigungsmethoden (z. B. Spritzguss). 3D-Druck empfiehlt sich vor allem bei kostengünstig orientierten Möglichkeiten.

3D Druck-SLA-4, Remotecontroller Elektronik
Stereolithografie-SLA-4, Kieferprothese Zahnmedizin
3D Druck-SLS-1, Greiffer Robotik
Stereolithografie-SLA-3, Elektronikgehäuse Sensorik

2.1 Entscheidende Faktoren bei der Fertigung

Der Kostenvorteil von additiv gefertigten Teilen gegenüber Spritzguss kann unter bestimmten Bedingungen relevant sein. Hierzu sind folgende Fragen wichtig:

  • Welche Materialeigenschaften wollen Sie erreichen?
  • Wie fein müssen die Oberflächen sein?
  • Welche Toleranzen sind maximal erlaubt?
  • Welche Abmasse hat der gewünschte Artikel?
  • Sollen am Artikel nachträglich noch Änderungen möglich sein?
  • Welche Produktionszeit haben Sie zur Verfügung?
  • Wie hoch sind die zu erwartenden Stückzahlen?
  • Ist das neue Produkt spritzgusstechnisch überhaupt realisierbar?
  • Sind die Wandstärken optimal?
  • Welches Brandverhalten soll das Material bieten?
  • Was sind die Anforderungen an die UV-Stabilität?
  • Sind medizinische Klassifizierungen gefordert (USP Class IV)?

2.2 Drei klare Vorteile von Rapid-Prototyping und Selektiv-Lasersintering

Mittels eines Prototypen können Anforderungen an ein Spritzgussteil schon früh ermittelt werden. Da «Fehler» ohne grossen Kostenaufwand sichtbar und greifbar werden, können Entwickler und Designer innovativ und zu relativ geringen Kosten entwickeln. Funktionen lassen sich laufend optimieren.

Je nach Verfahren können Designmodelle oder Funktionsprototypen – abhängig von Grösse und Geometrie – bereits innert 2 Tagen hergestellt werden.

Der wichtigste Vorteil der additiven Fertigung ist der Zeitfaktor, in dem Bauteile – eins oder mehrere, einfache oder komplexe – hergestellt werden können. Während selbst kleine Veränderungen an einem Teil im Rapid-Prototyping-Verfahren nur sehr geringe Kosten verursachen, kann dies bei einer späteren Serienproduktion beträchtliche Auswirkungen haben.

Ein gutes Beispiel ist ein einfaches Loch oder ein Durchbruch für ein Kabel. Gedruckt ist der Prototyp schnell. Entformen eines Lochs im Spritzguss kann unter Umständen heissen, aufwendig ein Schieberteil in einem Spritzgusswerkzeug zu integrieren. Alle Kostenveränderungen für die Serienproduktion sind für alle Beteiligten stets transparent.

Veränderungen an der Geometrie lassen sich von den Prototypen auf den Spritzguss adaptieren und berechnen. Ein Rapid-Prototyping-Teil soll wie ein Spritzgussteil aussehen. Der Druck muss aussehen wie in der Serie.

Mit einem Prototyp in der Hand können dessen Aussehen, Funktionalität und Haptik ideal beurteilt und Massnahmen zur Verbesserung eingeleitet werden.

Nebst der reduzierten Herstellungszeit eines Prototyps in der Entwicklungsphase verringern sich mit den vorgenannten Produktionsverfahren auch die Herstellungskosten in der Serie.
Die additive Fertigung hat noch mehr Potenziale zur Kostenreduktion. Es entfallen keine Kosten für die Herstellung von CAM-Daten von gefrästen Teilen. Ebenso können zukünftige Spritzgussteile so konstruiert werden, dass Initialkosten für Spritzgusswerkzeuge eingespart werden können.

Durch die Erstbeurteilung und unser Know-how in den Bereichen Prototypenbau und Spritzguss wird das Risiko einer Fehlproduktion deutlich gesenkt. Denn Änderungen an einem bestehenden Serienwerkzeug sind immer mit hohen Kosten verbunden.

Prototypen

3. Mit realitätsnahen Prototypen Fehlerquellen verringern

3D Druck-SLA-1, Zahbürste Pflegeprodukte

Die Prototypenentwicklung hat einen hohen Stellenwert im Konstruktionsprozess erlangt. Rapid-Prototyping, selektives Lasersintern und Multi-Jet-Fusion helfen Unternehmen, Ideen in realistische Funktions- oder Designmodelle zu verwandeln oder auch Kleinserien für Feldtests herzustellen.

Mit unserer über 25-jährigen Erfahrung im Bereich additive Fertigungsverfahren und Spritzguss können wir betreffend Weiterentwicklung und Verwendung von Rapid-Prototyping, selektivem Lasersintern und 3D-Druck sehr genaue Empfehlungen abgeben.

Sie haben ein Ziel – wir den besten Weg dazu!

Sie haben ein Ziel – und wir mit unserem Rapid-Prototyping-Produktionsverfahren den besten Weg dazu!

Im Endeffekt geht es darum, die additive Fertigung sinnvoll mit den etablierten Verfahren zu verknüpfen, sodass eine konkrete Anwendung optimiert werden kann.

  • Ein typisches Beispiel hierfür ist ein «Greifer» der in eine Automationsanlage integriert werden soll. Greifer sind individuell, also für die additive Fertigung bestens geeignet. Wenn man bedenkt, dass im Selektiv-Lasersinterverfahren zudem weiche Teile hergestellt werden können, was mit einer Geometrie wie der im Spritzguss nur schwer zu realisieren ist, eröffnet dies neue Chancen.
  • Anders sieht es z. B. bei Teilen aus, die transparent sein müssen. Nehmen wir ein «Rack» – wie es in Labors oft zu finden ist –, welches Pipetten aufnimmt und transparent sein muss. Hier bringt selbst das SLA-Verfahren, mit welchem transparente Teile hergestellt werden können, keinen Gewinn. Grund: Die UV-Stabilität ist nicht gewährleistet und die Medizinalzulassungen können nicht garantiert werden.
SelektivLasersintern-SLS-2,Kameramount Elektronikzubehör
Stereolithografie-SLA-5, Scharnier Befestigungstechnik
3D Druck-SLA-2, Protese Medizinaltechnik
SelektivLasersintern-SLS-1, Kabelführung Maschinenindustrie

Nehmen Sie Kontakt mit uns auf!

Kunden von A bis Z, von der Analyse bis zum Zielprodukt optimal zu beraten, macht sich die VON ALLMEN AG seit Bestehen vor über 45 Jahren zur Aufgabe.

Optimierung von Entwicklung und Abläufen, Überprüfung von Ideen und deren Umsetzung –und dies kostengünstig und ohne Qualitätsverlust.

  • VON ALLMEN AG
    Witzbergstrasse 23
    CH-8330 Pfäffikon ZH
  • +41 44 950 49 80

Mehr Fachwissen finden Sie auf

vonallmen.ch

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SLA und SLS Bauteile im 2019
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