Prototyping für die Serienproduktion

Ein effektiver Feingussprototyp sollte mehr sein als eine bloße Nachbildung. Er muss robust genug für Festigkeitsprüfungen sein, die Geometrie des Endbauteils präzise abbilden und das Konzept validieren. Ein gut ausgeführter, funktionsfähiger Prototyp ist der entscheidende erste Schritt, um ein Projekt vom Reißbrett in die Serienproduktion zu überführen.

Signicast bietet verschiedene Prototyping-Technologien für spezifische Projektanforderungen. Unser Team erfahrener Ingenieure verfügt über umfassende Erfahrung in der Herstellung von Prototypen für unterschiedliche Branchen und Anwendungen.

Prototyping-Optionen für aussagekräftige Tests

Um das am besten geeignete Prototyping-Verfahren auszuwählen, müssen die physikalischen Eigenschaften und Prüfanforderungen des Endbauteils bestimmt werden. Diese Anforderungen helfen dabei, die verfügbaren Optionen einzugrenzen.

Kleinserie mit Hartwerkzeug

Wenn ein Prototyping-Verfahren benötigt wird, um zahlreiche Teile herzustellen, die den mechanischen und physikalischen Eigenschaften, Abmessungen und Toleranzen des Endbauteils exakt entsprechen, ist eine Kleinserie mit Hartwerkzeug die effektivste Wahl. Zwar entstehen zunächst Kosten für den Werkzeugbau, doch im Vergleich zu Verfahren mit SLA oder PMMA sind die Stückkosten für Prototypen niedriger. Wenn ein Projekt einen exakten Prototypen und strenge Prüfungen der Streckgrenze erfordert, ist ein Prototyp mit Hartwerkzeug die optimale Lösung.

Wachsmodell aus dem 3D-Druck

Für die Designvalidierung, den Konzeptnachweis, die Validierung der Formfüllung oder die Nachbildung der mechanischen Eigenschaften eines Feingussbauteils bieten Wachsmodelle aus dem 3D-Druck Effizienz und kurze Durchlaufzeiten. Diese Modelle werden innerhalb weniger Stunden intern gefertigt und unmittelbar in funktionsfähige Metallkomponenten überführt. Aktuelle technologische Fortschritte haben die Validierung der Oberflächengüte dieser Prototypen vereinfacht. Die wesentliche Einschränkung dieses Verfahrens ist die Bauteilgröße, da Drucker nur Teile etwa in der Größe eines Zauberwürfels oder kleiner verarbeiten können.

SLA (Stereolithografie)

SLA ähnelt 3D-gedruckten Modellen, wird jedoch eingesetzt, wenn die Bauteilgröße die Kapazität unseres 3D-Druckers übersteigt – typischerweise bei Teilen etwa in der Größe eines Blatts Papier (6 bis 8 Zoll hoch). Wie Wachsmodelle aus dem 3D-Druck bilden SLA-Prototypen die mechanischen Eigenschaften eines Feingussbauteils nach und eignen sich für Prototypen zur Prüfung von Passung und Designvalidierung. Der wesentliche Unterschied neben der Größe besteht darin, dass die Modellentfernung bei SLA stärker manuell erfolgt.

PMMA (Polymethylmethacrylat)

PMMA-Modelle ähneln SLA-Modellen und eignen sich für größere Teile als SLA. Wie 3D-Wachsmodelle und SLA ist PMMA hilfreich, um Oberflächengüten zu optimieren, Passung und Design zu validieren sowie die mechanischen Eigenschaften eines Feingussbauteils nachzubilden. PMMA ist zudem ein guter Indikator für die Festigkeit und Wiederholgenauigkeit komplexer Geometrien.

Bearbeitung aus Vollmaterial

Die spanende Bearbeitung aus massivem Stangenmaterial ist in der Regel ein sehr schnelles Verfahren und eignet sich ideal für die Herstellung maßhaltiger Teile zur Beurteilung der Passung und für den Konzeptnachweis. Für eine hohe Geschwindigkeit eignet sich dieses Verfahren besonders für Aluminiumlegierungsteile in kleinen Stückzahlen. Die Bearbeitung von nichtrostenden Stählen und Kohlenstoffstählen dauert länger und kann die Kosten erhöhen.

DMLS (Direct Metal Laser Sintering)

Dieses Verfahren eignet sich für Prototypen mit komplexen Geometrien und präzisen Details, die sich nicht werkzeuggebunden fertigen lassen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass DMLS nicht immer die mechanischen Eigenschaften eines echten Feingussteils erreicht. Zwar eignet es sich hervorragend für Konzeptnachweise und Demonstrationen, doch für praxisnahe Prüfungen ist es möglicherweise nicht ausreichend belastbar.

Welches Prototyping-Verfahren ist für die Serienproduktion am effektivsten?

Bei einer erfolgreichen Produkteinführung kann eine Kombination verschiedener Verfahren zum Einsatz kommen. Das optimale Prototyping-Verfahren für jede Prüfphase hängt vom Umfang des Projekts und der Nähe zur Produkteinführung ab.

Je näher das Projekt der Serienproduktion kommt, desto eher empfiehlt sich der Übergang zu einer kurzfristigen Feingussserie mit Hartwerkzeug. So lassen sich sämtliche Anforderungen an das Endbauteil umfassend prüfen und validieren.

Den Wert von Prototypen maximieren

Ein entscheidender, jedoch häufig übersehener Aspekt des Prototyping ist die frühzeitige Einbindung des Lieferanten in die Designphase. Ideal ist es, den Prototypen auf optimale Fertigbarkeit auszulegen. Der direkteste Weg dorthin ist die Zusammenarbeit mit Konstrukteuren, die Erfahrung im Feinguss haben. Dieser proaktive Ansatz kann Rückschläge während des Prototyping vermeiden, etwa wenn ein Teil neu konstruiert werden muss, um eine korrekte Formfüllung und Erstarrung, Gießbarkeit oder Legierungskompatibilität sicherzustellen.