Es liegt in der Natur des Menschen, Dinge zu hinterfragen. Hintergrund ist der Wunsch nach Sicherheit als einem unser ureigensten Bedürfnisse. Fühlen wir uns sicher, fühlen wir uns gut. Risiko? Nein danke. Dieses Naturgesetz beeinflusst unsere Entscheidungen zusätzlich zu wirtschaftlichen Faktoren bei einer ausstehenden Produktions- oder Investitionsentscheidung. Der Prototypenbau in der Produktentwicklung liefert genau das – Sicherheit und Vertrauen. Prototypenbau hier im Fokus.
Wir alle kennen sie, die alte chinesische Weisheit:
«Sage mir etwas und ich werde es vergessen. Zeige mir etwas und ich werde es vielleicht behalten. Lasse es mich tun und ich werde es verstehen.»
Genau das ist es: Ein Prototyp lässt verstehen. Keine mündliche Erklärung oder Beschreibung kann auch nur ansatzweise ersetzen, was ein Prototyp kann.
Was ist Prototypenbau?
Ein Prototyp kann sich vielfältig zeigen. Im Grunde ist er ein Modell eines geplanten Bauteils. Anhand des Prototypen als Vorab – Muster lassen sich das Design oder bestimmte Funktionen des Bauteils oder der Komponente überprüfen. Das Produkt, das später entstehen soll, hat in dieser Phase der Produktentwicklung noch niemand zu Gesicht bekommen. Bis hierhin existiert das, was entwickelt werden soll, ausschliesslich in den Köpfen der Ideengeber oder wird auf Bildern und Animationen in 2- oder 3D visualisiert.
Unsere Vorstellungskraft aber ist nicht unendlich und lässt Fragen offen: Wie fühlt sich das fertige Produkt oder Bauteil an, wie gross oder wuchtig ist es tatsächlich? Ist es zu klein und detailreich? Fehlt ein wichtiges Element oder Bindeglied, ist es zu leicht oder zu schwer? Passt das Teil wirklich bei Montage exakt in die davor vorgesehene Aussparung? Kann das Produkt überhaupt das, was es soll, wirklich leisten?
Dies sind nur einige der zentralen Fragen in der Produktentwicklung, die bei einer rein visuellen Präsentation eines (Bau-)Teils oder Werkzeugs unbeantwortet bleiben.
Für die Produktion eines Teils oder Bauteils werden in der Regel Maschinen als Allgemeininvestition eingesetzt. Diese Maschinen werden mit unterschiedlichen Werkzeugen bestückt, um verschiedene Formen zu fertigen. Diese Werkzeuge wiederum werden später für die Serie materialintensiv und in aufwendigen Prozessen hergestellt. Stellt sich nun erst bei Produktionsstart heraus, dass die damit angefertigten Teile fehlerhaft oder nicht kompatibel sind, ist das problematisch.
Spielwiese Protoypenbau
In einigen Unternehmen nimmt der Prototypenbau deshalb einen ganz eigenen Zweig ein. Auf dieser «Spielwiese» wird erprobt, wie der Ernstfall aussehen kann.
Mittels der Muster oder Prototypen können verschiedene Szenarien durchgespielt und geprüft werden: Ist mein Produkt belastbar, ist es langlebig genug? Jedes Bauteil eines geplanten Gesamtmodells muss mit dem nächsten kompatibel sein. Es dürfen keine Lücken klaffen, alle Verschraubungen und Verzahnungen müssen passen, alle Sicherheitsstandards müssen erfüllt sein. Völlig undenkbar ohne den Einsatz des Prototypenbaus.
Speziell das Rapid Prototyping als schnelle Methode des Prototypenbaus bringt im wahrsten Sinne des Wortes Farbe ins Spiel. Mittels spezieller Druckverfahren werden dabei Materialien wie Kunststoff oder Metall in eine gewünschte Form gebracht. Das kann ein Bauteil sein, aber auch eine Verpackung.
Prototyping ist eine attraktive Variante, die in der Produktenwicklung eine entscheidende Rolle spielen kann.
Rapid Prototyping liefert schnelle Lösungen
Das entstandene Muster oder der Prototyp wird verwendet, um das spätere Zusammenspiel der einzelnen Komponenten im Endprodukt zu prüfen. Mit dem Prototyping wird also die spätere Fertigung simuliert.
Dabei ist Rapid Prototyping im Prototypenbau durch seine Geschwindigkeit und dadurch geschaffene Flexibilität extrem effizient: Mit dieser Methode werden in kurzer Zeit Geometrien geschaffen, für die später aufwendige Maschinen benötigt werden.
Mit geeigneten 3D-CAD-Daten können binnen 24 Stunden verschiedene Prototypen entstehen. Das kann in manchen Fällen einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil bringen.
Im Prototypenbau mit Kunststoff ist Rapid Prototyping eine attraktive Variante, die in der Produktenwicklung eine entscheidende Rolle spielen kann.
Beim Rapid Prototyping mit Kunststoff können verschiedene Materialzusammensetzungen ausprobiert werden: Welche Zusammensetzung oder auch welche Farbe kommt dem, was benötigt wird, am nächsten? Welche Verstärkung benötigt mein Teil, welche Lagerstellen sind notwendig? Reicht die vorhandene Stabilität aus, um im fertigen Bauteil bestehen zu können?
Sollte der erste Prototyp in der Produktentwicklung noch nicht allen Erwartungen entsprechen, werden Komponenten verändert und ein neuer, verbesserter Prototyp hergestellt – so lange, bis das optimale Ergebnis erreicht ist.
In der Produktentwicklung der Automobilindustrie werden zum Beispiel die ersten Fahrzeugmodelle komplett aus Prototypen gebaut, um an allen Stellen nachbessern und optimieren zu können.
Erst nach diesem Prozess werden teure Maschinen und Werkzeuge für die Serie gebaut.
Schnell und sicher – wer will das nicht? Rapid Prototyping kann!
Schnell sein ist gut. Aber Geschwindigkeit allein bringt im Nachhinein häufig Nachteile oder vermehrten Aufwand in der Fehlerbehebung. Also ist schnell und sicher noch besser. Mit Hilfe von Prototypen, insbesondere Rapid Prototyping, kann vor der Produktion einer hohen Stückzahl sichergestellt werden, dass das fertige Teil sich an allen Ecken und Enden auch wirklich genau so zusammenfügt, wie es geplant war. Das kann keine bildhafte Simulation leisten.
Je näher und genauer ein Bauteil, Werkzeug oder Element im Vorfeld betrachtet, beleuchtet, montiert und geprüft werden kann, um so sicherer kann das Endprodukt (s)eine Erfolgsgeschichte starten.
Möchen Sie mehr über Rapidprototying wissen? Die nachfolgenden Tipps unterstützen Sie dabei.
Weiterführende Tipps im Web zum Thema Rapid Prototyping
- vonallmen.ch: Rapid Prototyping – Seriennahe Prototypen innert Tagesfrist
- industrie-produkte.ch: Die Geschichte des Formenbaus
- schweiz-kantone.ch: Rapid Prototyping für Dummies
- raeber-leben-blog.ch: Formenbau: Geschichte, Einflüsse, Innovation, Zukunft
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© raeber-leben-blog.ch/Autor: FormFinder – 22.11.2021