Prototyping für die Serienproduktion

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

Signicast bietet eine Reihe von Prototyping-Technologien für spezifische Projektanforderungen, und unser Team aus Engineering-Experten verfügt über umfassende Erfahrung in der Herstellung von Prototypen für verschiedene Branchen und Anwendungen.

Prototyping-Optionen für aussagekräftige Tests

Zur Auswahl des am besten geeigneten Prototyping-Verfahrens müssen die physikalischen Eigenschaften und Prüfanforderungen des Endbauteils bestimmt werden. Diese Anforderungen helfen dabei, die verfügbaren Optionen einzugrenzen.

Prototyp mit Hartwerkzeug für Kleinserien

Wenn ein Prototyping-Verfahren benötigt wird, um zahlreiche Teile herzustellen, die den mechanischen und physikalischen Eigenschaften, Abmessungen und Toleranzen des Endbauteils exakt entsprechen, ist ein Prototyp mit Hartwerkzeug für Kleinserien die effektivste Wahl. Zwar entstehen anfängliche Kosten für den Werkzeugbau, jedoch werden Prototypen im Vergleich zu Verfahren mit SLA oder PMMA zu einem niedrigeren Stückpreis hergestellt. Wenn ein Projekt einen exakten Prototypen und strenge Streckgrenzenprüfungen erfordert, ist ein Prototyp mit Hartwerkzeug die optimale Lösung.

3D-gedrucktes Wachsmodell

Für die Designvalidierung, den Konzeptnachweis, die Validierung der Formfüllung oder zur Nachbildung der mechanischen Eigenschaften eines Feingussbauteils bieten 3D-gedruckte Wachsmodelle Effizienz und kurze Durchlaufzeiten. Diese Modelle werden innerhalb weniger Stunden intern hergestellt und unmittelbar in funktionsfähige Metallbauteile umgewandelt. Jüngste technologische Fortschritte haben die Validierung von Oberflächenbeschaffenheiten an diesen Prototypen vereinfacht. Die wesentliche Einschränkung dieses Verfahrens ist die Bauteilgröße, da Drucker nur Teile in etwa der Größe eines Rubik's Cube oder kleiner verarbeiten können.

SLA (Stereolithografie)

SLA ähnelt 3D-gedruckten Modellen, wird jedoch eingesetzt, wenn die Bauteilgröße die Kapazität unseres 3D-Druckers übersteigt – üblicherweise etwa die Größe eines Blatts Papier (6 bis 8 Zoll hoch). Wie 3D-gedruckte Wachsmodelle bilden SLA-Prototypen die mechanischen Eigenschaften eines Feingussbauteils nach und eignen sich für Prototypen zur Passungs- und Designvalidierung. Der wesentliche Unterschied neben der Größe besteht darin, dass die Modellentfernung bei SLA manueller erfolgt.

PMMA (Polymethylmethacrylat)

PMMA-Modelle ähneln SLA-Modellen und eignen sich für Teile, die größer sind als für SLA geeignet. Ähnlich wie 3D-Wachsmodelle und SLA ist PMMA nützlich zur Optimierung von Oberflächenbeschaffenheiten, für Passungs- und Designvalidierungen sowie zur Nachbildung der mechanischen Eigenschaften eines Feingussbauteils. PMMA ist zudem ein guter Indikator für die Festigkeit und Wiederholbarkeit komplexer Geometrien.

Aus Vollmaterial bearbeitet

Die Bearbeitung aus massivem Stangenmaterial ist in der Regel ein sehr schnelles Verfahren und ideal für die Herstellung maßhaltiger Teile zur Beurteilung der Passung und zum Konzeptnachweis. Um die Geschwindigkeit sicherzustellen, eignet sich dieses Verfahren am besten für Aluminiumlegierungsteile in kleinen Stückzahlen. Die Bearbeitung von nichtrostenden Stählen und Kohlenstoffstählen dauert länger und kann die Kosten erhöhen.

DMLS (Direktes Metall-Lasersintern)

Dieses Verfahren eignet sich für Prototypen mit komplexen Geometrien und präzisen Merkmalen, die nicht durch Werkzeuge herstellbar sind. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass DMLS nicht immer den mechanischen Eigenschaften eines echten Feingussteils entspricht. Obwohl es sich hervorragend für Konzeptnachweise und Demonstrationen eignet, hält es unter Umständen realen Tests nicht stand.

Welches Prototyping-Verfahren ist für die Serienproduktion am effektivsten?

Bei einer erfolgreichen Produkteinführung kann eine Kombination verschiedener Verfahren eingesetzt werden. Das optimale Prototyping-Verfahren für eine bestimmte Prüfphase hängt vom Umfang des Projekts und seiner Nähe zur Produkteinführung ab.

Wenn sich das Projekt der Serienproduktion nähert, wird der Übergang zu einer Feinguss-Kleinserie mit Hartwerkzeug empfohlen. Dies ermöglicht umfassende Prüfungen und die Validierung aller Anforderungen an das Endbauteil.

Den Wert von Prototypen maximieren

Ein entscheidender, jedoch häufig übersehener Aspekt des Prototypings ist die frühzeitige Einbindung des Lieferanten in die Designphase. Idealerweise wird der Prototyp für optimale Herstellbarkeit ausgelegt; dies lässt sich am direktesten durch die Zusammenarbeit mit im Feinguss erfahrenen Konstrukteuren erreichen. Dieser proaktive Ansatz kann Rückschläge während des Prototypings vermeiden, etwa die notwendige Neukonstruktion eines Teils, um eine ordnungsgemäße Formfüllung und Erstarrung, Gießbarkeit oder Legierungskompatibilität sicherzustellen.